JPH09505406A - 高温溶融物特に炉心溶融物を原子炉設備の拡散室内に保持するための装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 保持装置（ＲＶ２）は、高温溶融物（６）、特に拡散構想により構成された原子炉設備の原子炉圧力容器から流出した後拡散室に導かれ、その中で冷却される炉心溶融物を制御して拡散しかつ冷知する目的で、拡散室（５）の支持及び区画構造（Ａ）を保護するための多層の保護ライナ（Ｂ、Ｃ）を備える。保護ライナ（Ｂ、Ｃ）は少なくとも２層に、そしてこのために、ａ）熱衝撃障壁として及び溶融物質としての外側の犠牲層（Ｃ）と、ｂ）高温溶融物に対する熱保護及び保持層としての犠牲層の内面に接しその下にある支持及び区画構造（Ａ）のための保護絶縁層（Ｂ）とから構成される。保護絶縁層（Ｂ）はまた、支持及び区画構造（Ａ）に接し耐火コンクリートからなる第一の部分層（Ｂ１）と、犠牲層に接し耐熱性のセラミック石材（１）、持にＺｒＯ₂石材からなる第二の部分層（Ｂ２）とから構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】 高温溶融物特に炉心溶融物を原子炉設備の拡散室内に保持するための装置 この発明は、高温溶融物、特に拡散構想により構成された原子炉設備の原子炉 圧力容器から流出した後拡散室に導かれその山で冷却される炉心溶融物を制御し て拡散しかつ冷却する目的で、拡散室の支持及び区画構造を保護するための多層 の保護ライナを備えた保持装置に関する。 原子炉設備の原子炉圧力容器から流出する炉心溶融物を保持するために、原子 炉圧力容器のすぐ下に原子炉圧力容器を支持する原子炉空洞に坩堝状の捕集容器 を配置することは公知である。この捕集容器は炉心溶融物をコンパクトな体積に 収容し、その外側からも内側からも冷却される。イギリス国特許出願公開第２２ ３６２１０号明細書には捕集容器を備えた炉心捕捉体とも呼ばれるこのような保 持装置が記載されている。この炉心捕捉体は、原子炉空洞の壁及び底から間隔を 置いて配置される支持構造によって形成され、原子炉の底に配置された支持要素 によって支持されている。炉心捕捉体はその内部が酸化ジルコニウム石材からな る炉心保持層で被覆されている。この炉心保持層は好ましくは鋼鉄からなる犠牲 層で通常の原子炉運転中の保護のため覆われている。炉心保持層はそれ故支持構 造と犠牲層との間にサンドイッチ状に挿入されている。この犠牲層の機械的安定 化のために酸化ジルコニウム石材は相互に並びに支持構造及び犠牲層とジルコニ ウムセメントによって結合されている。流出する炉心溶融物を完全に収容するた めに捕集容器は坩堝状に原子炉圧力容器の底の上まで上方に引き伸ばされており 、これにより炉心溶融物は直接冷却される表面の小さい一種の溶融坩堝に捕集さ れる。 炉心溶融物を収容し拡散する保持装置は、「非常用原子力システム」１９８９ 年、ＩＣＥＮＥＳ’８９、カールスルーエ、７月３日乃至６日の会報抜粋、非常 用原子力システムに関する第５回国際会議会報、、第１９乃至２４頁に記載され ている（特に第２３頁の図１を第２１頁の説明と関連して参照のこと）。この公 知の保持装置においても同様に原子炉格納容器の内部の原子炉圧力容器のすぐ下 に 冷却された捕集槽（炉心捕捉体）が配置され、この中で炉心溶融物が大面積に拡 散し、この広がった表面で水と直接接触して冷却される。炉心熔融物の崩壊熱に よって生じた蒸気は原子炉格納容器の鋼鉄製のスリーブの上部で凝縮し、そこか ら保持装置に復流する。詳細には捕集槽の底は二重Ｔ状の支持体からなる支持構 造によって支持され、穿孔された銅板により形成されている。この鋼板を通して 並びに捕集槽の壁の開口を介して炉心溶融物は直接水で冷却される。鋼板の上に はいわゆる「犠牲となるコンクリート層」が設けられている。この犠牲層は遮蔽 ピットの面範囲が、即ち原子炉圧力容器の下側が補強されている。原子炉格納容 器の下部の冷却水は捕集槽を常時包囲している。冷却水は犠牲層の上面にも、即 ち犠牲層の原子炉圧力容器側の表面に広がり得る。しかし原子炉圧力容器の球形 底から流出する炉心溶融物が直ちに水に接触することはできるだけ回避しなけれ ばならない。さらにこの公知の保持装置においては捕集槽の下側の水の層がその 下にある構造コンクリートに対する唯一の保護層である。 この発明は捕集空間の支持及び区画構造のための保護を改善するという考えか ら出発している。さらに保持装置を、落下する炉心溶融物の塊が冷却水と直ちに は直接接触することがないようにして、水冷が遅延してかつ適当に配分されて行 われるように、構成しようとするものである。 より一般的に言えば、上記の課題はまた高温溶融物のための保持装置にも関す るものである。要約するに、この発明の基礎となる特別の課題は次のように定義 される。即ち、拡散構想に従って作動する炉心溶融物のための保持装置であって 、炉心溶融物が拡散した後その外表面において特に水で冷却されるされるものに おいて、以下の問題、即ち、 ・炉心溶融物が一般的には支持及び区画構造と、そして特別な場合には建屋構造 コンクリートもしくは建設物コンクリートと接触することを阻止し、このコンク リートの侵食を阻止し、 ・炉心溶融物が保護ライナの範囲において、特に保護絶縁層の上側において安定 化され、 ・炉心溶融物の例えば粘性、融点、断片化のような特性や一貫性が制御され、・ 拡散空間の支持及び区画構造に対する炉心溶融物によって生ずる熱負荷を減少さ せること、 が解決されるものとする。 この発明の対象は、上記の課題を解決するために構成された冒頭に定義された 保持装置であって、少なくとも２層に、そしてこのために、 ・熱衝撃障壁として及び溶解物質としての外側の犠牲層、 ・この犠牲層の内側に接し、その下にあって高温溶融物の熱保護として及び保持 層として、支持及び区画構造に接する第一の耐火コンクリートからなる部分層を 含む支持及び区画構造のための保護絶縁層、及び ・犠牲層に接し、耐熱性セラミック石材からなる第二の部分層 から構成されている保護ライナを備えるものである。 この保持装置の有効な実施態様は請求項１以下に記載されている。 この発明により達成される利点は、、就中、この保持装置がその特別な層構造 に基づき、拡散する炉心溶融物の化学的、圧力的及び熱的負荷に耐えることがで き、しかも拡散空間の支持及び区画構造が、炉心溶融物がその下側で冷却されな い場合でも、何ら害を受けることがないということにある。炉心溶融物をその上 面で冷却することは崩壊熱を速やかに放出するのに及び遮蔽理由から有効であり 、炉心溶融物を保持し冷却する際においてこの発明の有利な構成の枠内にある。 炉心溶融物でない高温溶融物においては場合によっては表面の水冷はしないでも よい。保護絶縁層の第二の部分層に対してはセラミック石材としてＺｒＯ₂石材 が特に目的に適っていることが実証されている。セラミック石材の位置保証のた めに保護絶縁層は支持及び区画構造に固定するのがよい。好ましい固定システム としては、酸化ジルコニウム石材に或いはその間に耐火コンクリートで満たされ る中空室を設け、引っ張りアンカーの頭部或いはナットを収納するとともに、引 っ張りアンカーが支持及び区画構造に固定されかつ耐火コンクリートからなる第 一の部分層を貫通することにある。 製造及び組立技術的には四角形の酸化ジルコニウム石材及びこれらの水平方向 に見て互いに隣接する酸化ジルコニウムの間に伸縮接合部を設けることが薦めら れる。伸縮接合部は酸化ジルコニウム石材の耐火コンクリートの熱膨張係数より 大きい熱膨張係数を考慮するものである。 この発明の異なる良好な実施態様によれば保護絶縁層もしくはセラミック石材 は金属、特に鋼板によって被覆される。これにより炉心溶融物の浸入に対する障 壁及び水密な閉鎖を得ることができる。金属板はまたその外側が犠牲層で覆われ るのがよい。このような犠牲コンクリートは溶融により漸次消費される。これは 炉心溶融物の加熱を遅らせ、、炉心溶融物を低粘性にし、これにより炉心溶融物 の断片化に貢献する。なおこの場合断片化とは炉心溶融物が多孔性の裂け目の多 い構造に形成されることを意味し、このような構造はなお流動状の残りの炉心溶 融物にまで後者よりよく冷却水を透過させる。一般的には犠牲層もしくは特別に は犠牲コンクリートは、炉心溶融物と犠牲物質の混合物の融点を低くするのにも 好ましく作用する。上記の認識は、坩堝構想で作動する炉心保持装置、即ち炉心 溶融物が大表面積には広がらず、原子炉圧力容器のすぐ下に配置されている鋼板 の坩堝に捕集されるものに関するドイツ連邦共和国特許出願公開第４０４１２９ ５号明細書にも既に記載されている。 保持装置の最初に炉心溶融物と接触する表面としては、ジルコニウム繊維層（ ジルコニウムフェルトもしくはジルコニウムフリース）及びこのジルコニウム繊 維層を覆い、この上に置かれる金属格子網を備えた外被が特に好ましいことが実 証されている。このジルコニウム繊維及び金属格子網からなる二重層は直接ライ ナ或いは鋼板の下に後者とセラミック石材の層との間の中間室に設けられる。し かしまたこの層は外側二重層としてセラミック、特に酸化ジルコニウム石材の上 に置くこともできる。ジルコニウムフェルトもしくは酸化ジルコニウム石材は中 性子の照射によっても大きな加熱を示さないという長所を持っている。ジルコニ ウムもしくはジルコニウム合金がこの理由から燃料要素の被覆管の重要な構成材 料である。ジルコニウムもしくは酸化ジルコニウムセラミックの高い耐熱性もま た有利である。ジルコニウムフェルトは繊維構造に基づきセラミック石材（第二 の部分層）が受ける熱衝撃を緩和する。ジルコニウムフェルトと組み合わされて その上に設けられる格子網は炉心溶融物がその上を流れる際ジルコニウムフェル トをその位置に保ち、同時に格子形状は格子網における炉心溶融物が短時間で凝 固するようなエネルギーを放出する。 原子炉設備の出力に応じて、従って発生する炉心溶融物の量に応じてセラミッ ク石材を覆っている鋼板（ライナ）の上になお外層として犠牲コンクリート層を 設けることもできる。このような犠牲コンクリート層は、この中に温度に関係し て開く給水通路を備えた冷却系を組み込み、炉心溶融物と接触したときこれに冷 却媒体が供給されるようにするのに特に好適である。特に犠牲層或いは犠牲コン クリート層はその中に管路系が走り、この管路系の管が上方に突き出て、通常は 閉塞されているが、、炉心溶融物と接触すると溶融する給水管を備えている。 炉心溶融物の冷却水膜による表面冷却が充分に大きいときには、炉心溶融物の その下側からの冷却に、多数の冷却媒体溜を溶融可能な容器の形で犠牲層の底面 に分布してこれに埋め込むことで充分である。 好ましい冷却媒体は普通の水（いわゆる軽水）で、拡散空間の囲撓域で蒸発及 び凝縮した後再び内部にある貯水槽（いわゆるＩＲＷＳＴ＝In-Containment Re- fueling Water Storage Tank）から供給される。 支持及び区画構造は特に底構造、並びに拡散する炉心溶融物との接触の可能性 がある限り、壁構造をも含む。 以下にこの発明の幾つかの実施例並びにその特徴及び利点を図を参照して説明 する。なおこの図面においては一部が簡略化して示されている。 図１は、第一の多層保護ライナを備えたこの発明による保持装置を、拡散室の 底部分の断面で、 図２は外側の格子網の一部を図１によるＩＩの矢方向に見た平面で、 図３は図２のIII部分の格子網を拡大して示す。 図４は第二の多層保護ライナを備えたこの発明による保持装置の第二の実施例 を、拡散室の底部分及び壁部分の断面で、 図５は第三の構成の多層保護ライナを備えた保持装置の第三の実施例を、底部 分の断面で、 図６は付加的に外側のライナ及びこれに付属する冷却水の供給及び蒸気の排出 管を備えた図１による保持装置の変形例（第四の実施例）を、図１と対応の状態 で、 図７は外側の犠牲層が犠牲コンクリートとその中に組み込まれた冷却管系とか らなる保持装置の第五の実施例を、 図８は図７の実施例の変形として冷却管系が水を満たした栓で代えられている 保持装置の第六の実施例を、底部分の断面で、 図９は外側の犠牲層がその下側に鋼板を備えた図８の構成の変形例（第七の実 施例）を、図８に対応した状態で、 図１０は図７による第五の実施例の犠牲層の中に埋め込まれた冷却管系の管部 が炉心溶融物と接触したとき冷却水流を発生し、これにより少なくともこのよう にして冷却された炉心溶融物の部分の断片化を行うようにした変形例（第八の実 施例）を、図７と対応した状態で示す。 図１１は原子炉ピットと、その中に配置される原子炉圧力容器と、傾斜した通 路を介して原子炉ピットに接触される拡散室とを備え、その拡散室がこの発明に よる保持装置を備えている原子炉設備を断面及び一部で示し、この場合全体を図 示するために保持装置は寸法を小さくして示されている。 図１による第一の保持装置ＲＶ１の底部分の断面で示された支持及び区画構造 （以下「構造」という）Ａに原子炉設備の拡散域（以下拡散室５ともいう）が付 設されている。構造Ａもしくは底構造Ａ１は一般にいわゆる構造コンクリートか らなる。プレストレストケーブル或いはスチール支持体のような外装品は簡単に するため図示されていない。構造Ａの上には全体をＢで表す保護絶縁層が設けら れている。これは底構造Ａ１に接する耐火コンクリートからなる第一の部分層Ｂ １と、外側の犠牲層Ｃと第一の部分層Ｂ１との間に配置された耐熱セラミック石 材１からなる第二の部分層Ｂ２とからなる。好ましくは矩形状のこのセラミック 石材１は特に酸化ジルコニウム石材（ＺｒＯ₂石材）である。隣接する幾つかの 或いは全てのＺｒＯ₂石材の間に接合部２及び合目的的には伸縮接合部２’が設 けられている。なお、このことは、以下に示す全ての実施例において、伸縮接合 部２’が特に図示されていない場合でも同じである。 第二の部分層Ｂ２はその外側がジルコニウム繊維層Ｃ１によって覆われており 、これは例えば２０ｍｍ厚さでジルコニウムフェルト或いはフリースからなる。 ジルコニウム繊維層Ｃ１はその外側において金属格子網Ｃ２によって覆われ、そ の厚さは例えば３０ｍｍで、その格子構造は図２及び図３に拡大して示されてい る。保護絶縁層Ｂに対しては厚みが約５００ｍｍ、その部分層Ｂ１、Ｂ２に対し ては それぞれ約２５０ｍｍであることが有利であることが実証されている。格子網Ｃ ２及びジルコニウム繊維層Ｃ１はセラミック石材１を炉心溶融物が拡散したとき 機械的負荷から保護し、また熱シンクを形成している。ジルコニウム及び特にＺ ｒＯ₂石材或いはセラミックは溶融金属或いは金属合金に対して特に高い侵食抵 抗を持っている。その上面において水膜によって冷却された炉心溶融物は全体を Ｃで表す犠牲層の上を広がり、この犠牲層Ｃを直ちに溶融することはなく、この 層の設定は、好ましくは、犠牲層Ｃがいわゆる犠牲となる前に、炉心溶融物が凝 固し始めるようにされる。格子メッシュ３の幅ｗは例えば３０ｍｍ、格子片４の 幅ｂは例えば１０ｍｍである。 図４による第二の保持装置ＲＶ２の実施例においては構造Ａはその底構造Ａ１ だけでなく、その壁構造Ａ２も部分的に示されている。犠牲層Ｃは例えば図１に 比較して、底部分の鋼板Ｃ３１及びそれに接する壁部分の鋼板Ｃ３２からなり、 さらに底部分の犠牲コンクリートの外層Ｃ４１及び壁部分の犠牲コンクリートの 外層Ｃ４２からなるように変形されている。なおこの場合、両層Ｃ４１及びＣ４ ２は鋼板Ｃ３１、３２と同様に閉鎖した覆いを形成している。拡散室５には炉心 溶融物（或いは一般的には高温溶融物）６が概略的に示されている。この場合も 多層保護ライナは、溶融物６が凝固に移行する或いは凝固するとき、全般的にＣ で示される犠牲層が溶融物６により溶融され或いは消耗（犠牲に）されるように 設定されている。 溶融物６による熱的、機械的及び化学的負荷の下での保護絶縁層Ｂ及びそれと 共に犠牲層Ｃの変形を回避するために保護絶縁層Ｂは支持及び区画構造Ａに固定 されている。このためにセラミック石材１、特にＺｒＯ₂石材に耐火コンクリー ト或いは適当なセラミック詰物で充填される申空室８が設けられ、ここに引っ張 りアンカー１０の頭部或いはナット９が収納される。この引っ張りアンカー１０ は構造Ａに固定され、耐火コンクリートからなる第一の部分層Ｂ１並びにそれぞ れ対応のセラミック石材１中の固定孔１１を貫通している。構造Ａ内の固定位置 １２に付加して耐火コンクリートＢ１にさらに別の固定位置１３を設けることが できる。これと壁構造Ａ２との間の部分層Ｂ２２において同様な固定を行うこと ができる。固定構造９乃至１３は第二の部分層Ｂ２１もしくはセラミック石材の 浮き上がりを阻止する。炉心溶融物６の図示の低い高さにおいては壁構造Ａ２に 対する熱負荷は底構造に対する熱負荷ほどに高くないので、壁部分には、図示さ れるように、耐火コンクリートからなる中間層Ｂ１は省略することができる。セ ラミック石材１の間の伸縮接合部はこの場合も２’で示されている。 図５による保持装置ＲＶ３においては層Ｂ１、Ｂ２及びＣ３を備えた保護ライ ナは図４による保持装置ＲＶ２におけるそれと殆ど対応する。ただこの場合外側 の犠牲コンクリート層Ｃ４１（図５では底の部分しか図示されていない）が省略 され、その代わりに鋼板Ｃ３の厚さが厚く、例えば８０ｍｍにされている。鋼板 Ｃ３の反りを回避するために鋼板Ｃ３は突き合わせ接合１４を備え、この部分で 鋼板Ｃ３の部分板が互いに形体的に嵌まり合う形で結合されている。セラミック 石材１とスチール部分板１５との間の接合は特には図示されていない。 図６による保持装置ＲＶ４（同様に底部分しか図示されていない）は、犠牲層 Ｃの格子網Ｃ２の上に鋼板Ｃ３が置かれ、この鋼板はそれらの間に接合部１４を 備えた個々の部分板１５からなる点で図１乃至図３による保持装置ＲＶ１と異な る。このライナとも呼ばれる鋼板Ｃ３は蒸気の排出開口１６を備え、この排出開 口は同時に冷却水の流入口でもある。この開口１６には拡散室５もしくは拡散域 に突き出る流入排出管１７が接続されている。この流入排出管１７は、冷却水の 水位がこの管１７の上端を越えたとき冷却水を流入させる作用をし、その結果冷 却水は鋼板３とジルコニウムフェルトＣ１との間の中間部分に流入して格子網Ｃ ２の室に侵入し、かくして炉心溶融物は下側からも冷却される。管１７は蒸気が 発生したときその蒸気を排出するためにも作用する。 同様に底部分しか図示されていない図７による保持装置ＲＶ５は原理的には図 ４による保持装置ＲＶ２に対応するが、この場合鋼板の代わりに冷却系１８が犠 牲層Ｃの中に組み込まれ、犠牲コンクリート層Ｃ４によって覆われている点で保 持装置ＲＶ５とは異なる。冷却系１８は特に保持装置ＲＶ５の底面にわたって分 布された管路２０である。しかしまた、中間壁によって補強されている平面的な 箱であってもよい。この箱もしくは管路には規則的な間隔で閉鎖された短管１９ が設けられている。炉心溶融物が広がると先ず犠牲コンクリートが溶融され、小 さい冷却水排出短管１９がその蓋部分１９．１で溶融されて開放される。この開 口は冷却系１８に既に存在する内部圧によって支援される。炉心溶融物は従って 上部の冷却水膜（図示されてない）だけでなく、その下側においても冷却される 。それ故比較的速やかに炉心溶融物の断片化及び凝固が行われ、その結果炉心溶 融物がセラミック石材１を介して保護絶縁層Ｂへさらに浸入することが阻止され ている。 図８による保持装置ＲＶ６は図７によるそれ（ＲＶ５）とは、拡散室にわたっ てできるだけ均一な網目に分布された多数の冷却媒体溜が溶融可能な小さい容器 ２１の形で犠牲層Ｃの底面に設けられ、これに埋め込まれている点で異なる。こ の容器２１の主たる効果は、溶融した場合に小さな局部的な噴出を起こさせ、従 って炉心溶融物を断片化し、これにより炉心溶融物を透過性とすることにある。 この容器２１の副次的効果は多少の冷却作用である。容器２１が埋め込まれる犠 牲コンクリートはこの場合もＣ４で表されている。 図９による保持装置ＲＶ７は、セラミック石材からなる第二の部分層Ｂ２と犠 牲コンクリート及びその中に埋め込まれた冷却水容器２１からなる外層Ｃ４との 間に中間層として鋼板Ｃ３が挿入されている特徴を除いて、基本的には図８のそ れと一致する。この鋼板も突き合わせ接合１４を備えた部分板１５からなるが、 比較的厚く、例えば８０ｍｍの厚さを持つ。全体の犠牲層は例えば２００ｍｍの 厚さを持ち、犠牲コンクリート層Ｃ４は例えば１２０ｍｍの厚さ、その中に埋め 込まれた冷却水容器２１は例えば１００ｍｍの高さを持つ。容器２１の相互間隔 は炉心溶融物の断片化を強化するためにはなお減少されるように選ばれる。 図１０による保持装置ＲＶ８は基本的には図７によるそれ（ＲＶ５）と一致す る。ただこの場合、対応の管路或いは箱体２０に配置される冷却系１８の短管２ ２が、概略的に示されるように、その溶融の瞬間に内部過圧の下で冷却水の放射 ２３を出し、これが犠牲層Ｃの上側にある炉心溶融物６の部分的な断片化をもた らすという違いを持っている。このためには、短管２２の上にプラスチックのキ ャップ２４を密に被せ、冷却系１８の充填レベルを、空気クッション２５がそれ ぞれ短管２２内に形成されるように設定することが特に好ましい。この空気クッ ション２５はプラスチックキャップ２４と関連して熱絶縁として作用し、炉心溶 融物と溶融した犠牲コンクリートＣ４との混合物それぞれのプラスチックキャッ プ２４に接触したとき、これが衝撃的に溶融する。 図１１は一般的にＲＶで示される保持装置を、原子炉設備の拡散室５（拡散域 とも呼ばれる）内に組み込んだ状態で示す。この原子炉設備のうち加圧水型の原 子炉設備の主要構成部品である原子炉圧力容器２６は概略的に示されている。こ の原子炉圧力容器は原子炉ピット（遮蔽ピットとも呼ばれる）２７の内部に配置 され、支持構造２８により支持遮蔽体２９の上に支えられている。さらにコンク リート構造３０の内部の対応の格納空間には（４ループ設備においては４つの） 蒸気発生器３１の１つが（図示されてない）主冷却媒体ポンプの上の主冷却媒体 管３２を介して圧力容器２６に接続されている。一次回路には示されていない圧 力開閉器を介してさらに加圧器吹き出し容器３３が接続されている。原子炉ピッ ト２７は熱遮蔽３４によって通風のための外側の空隙室３５と内側の点検空隙室 ３６とに分割されている。圧力容器２６の底面球状体３７の下側には空間３８が あり、この空間の下側は拡散室５の方向に傾斜した平面４０を形成する耐火コン クリートからなる基部３９によって区画されている。 傾斜平面４０の上には同様に傾斜した通路４１があり、この通路は支持構造も しくは支持遮蔽２９の壁を貫通し、炉心溶融事故の際に空間３８と拡散室５との 間を連通する。通路４１は通常運転時は二重に、即ち内側は炉心溶融物によって 破壊される隔壁４２によって及び外側は密封板４３によって仕切られている。こ の密封板は、拡散室５に変則的に水が侵入しようとする場合通路４１に冷却水が 侵入するのを阻止している。空間３８はその通路４１側の領域の大部分に、炉心 溶融物によって溶融する変位体４４で満たされている。この変位体４４は例えば スチール箱構造として形成され、この部分に水が集合するのを阻止し、これによ り蒸気爆発のポテンシャルが減少する。傾斜した平面４０（平らな溝でもあり得 る）は、例えばセラミック石材からなる耐熱性の層４５により被膜され、この同 時に熱遮蔽として作用する層４５の上に例えばスチール合金のような耐熱性材料 から犠牲層４６が通路４１の出口まで続いている。 保持装置ＲＶは図１乃至図１０により示された保持装置ＲＶ１乃至８のように 形成される。構造Ａは格納容器４７のコンクリート構造３０の一部として示され 、構造コンクリートからなる底構造Ａ１と壁構造Ａ２とを含んでいる。構造Ａの 保 護ライナは下側の保護絶縁層Ｂ１、Ｂ２及びその上にある犠牲層Ｃ３、Ｃ５から なる。なお、ここで Ｂ１は耐火コンクリートからなる第一の部分層、 Ｂ２はセラミック石材特にＺｒＯ₂石材からなり、第一の部分層Ｂ１を覆う第二 の部分層、 Ｃ３はその壁部分をセラミック石材持にＺｒＯ₂石材でライニングした鋼板、 Ｃ５は犠牲コンクリートからなる犠牲層の外層である。 なお図１１による保持装置ＲＶの層構成は図４のそれと殆ど一致している。引 っ張りロッドは図１１では比較的小さい図であるので示されていない。層Ｂ２及 びＣ３は保持装置ＲＶにおける傾斜した通路４１の入口側では、万一炉心溶融が 起きたとき炉心溶融物が保持装置の底へ直接進路をとり、その中に広がることが できるように、高く持ち上げられていない。拡散室５及び保持装置ＲＶは四角形 の底面を持っている。拡散室５と冷却水貯水槽５０との間の隔壁の部分には、一 点鎖線で示された傾斜して走る管路４９に接続されているほぼＳ状に湾曲した曲 管の形の閉塞機構４８がある。これはコンクリート構造３０を通して冷却水貯水 槽５０まで案内されており、エルボを介して立ち上げ管５１に接続されている。 正常運転時には冷却水レベル５２は立ち上げ管５１もしくはそのエルボ５１．１ の上端より充分上にあるので、エルボからこの水位５２までには一次系の体積を 加えて例えば２２０ｍ³の冷却水量が準備されている。冷却水貯水槽５０はまた 簡略してＩＲＷＳＴとも呼ばれる。立ち上げ管５１により、炉心溶融事故の際に ＩＲＷＳＴの底における冷却水が冷却に供されることが保証され、その際管エル ボ５１．１の範囲にある（図示されてない）空気抜き孔が、水位がエルボより下 に落ちたとき、立ち上げ管５１におけるサイホン作用を終わらせる作用をしてい る。 閉塞機構４８の外側端部４８．１は例えばプラスチック管として形成され、炉 心溶融物と接触した際に、その中に冷却水があった場合でも溶融する。炉心溶融 物の滅多にありそうもないケースでは、炉心溶融物が空間３８に先ず集まり、例 えば３０分の保持時間後に、変位体４４及び隔壁４２を溶融し、炉心溶融物が傾 斜した通路４１を通して通路４１の終端の密封板４３にまで広がる。密封板４３ は比較的短い時間で溶融するので、炉心溶融物は保持装置ＲＶの犠牲層Ｃ５の上 に大表面積に広がり、その際また閉塞機構４８に達してその口金を溶融させる。 その場合冷却水は冷却水貯水槽５０から立ち上げ管５１、管路４９及び閉塞機構 ４８を介して炉心溶融物の表面に至る進路をとり、そこで蒸発する。水蒸気は格 納容器４７内で広がり、例えばスチールからなる格納容器５３の比較的冷たい内 面で液化する。この格納容器は図１１の左側に示されるように、さらにコンクリ ートの外被５４によって（航空機の墜落等の保護として）取り囲まれている。保 持装置ＲＶ、即ちその層、外から内に向かってＣ５、Ｃ３、Ｂ２、Ｂ１からなる 層によって図１１に示されていない炉心溶融物は、液状或いは部分的にねり粉状 或いはまた既に固まっているものであれ、構造コンクリートＡ、Ａ１、Ａ２から 遠ざけられている。炉心溶融物の集中的冷却の状態はその場合炉心溶融物が凝固 するまでの間続く。この凝固プロセスは、図７乃至図１０を参照して説明された ように（図１１では示されていない）、炉心溶融物の下側からの水冷によって加 速される。拡散室５の蓋の上の水位５５は、所定の冷却水量がＩＲＳＷＴ５０か ら拡散室５に流入し、その結果連通しているＩＲＳＷＴ５０に同水位５５が調整 される場合に対する冷却水の水位を指す。閉塞機構４８は好ましい一般的な実施 例においては温度依存性の開口機構を備え、これにより冷却媒体が適当な手段を 介して遠ざけられ、その結果閉塞機構が温度に関係して早期に開放することが保 証されている。閉塞機構はこのために１つの密封要素としてそれぞれ管路４９に フランジ接合されるプラスチックのブロック或いは板を備える。閉塞機構は同様 に、炉心溶融物による熱作用を受けて破砕、破裂或いは他の破壊によって管路を 開放する所定の破壊特性を備えた密封要素を備えることができる。このために密 封要素は例えばガラス或いは金属からなる破裂板、破裂膜である。密封要素はま た膨張ボルトにより閉塞される密封キャップを備えることもできる。膨張ボルト は金属の例えば銀からなる可溶ボルトであるのが好ましい。閉塞機構は加えて頭 巾状に形成され、可溶接続部を介して管路に密封結合される。 この発明は、原子炉設備において滅多に起こりそうもない炉心溶融事故を想定 した場合に対しても、また一般に、建屋構造を高温の拡散溶融物から保護するこ とが重要になるところのすべてにおいて、即ち例えば鋳造設備において溶融物が その正規の溶融床から隣接の建屋地域に溢れ出るよな場合に対しても有効に使用 される。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (72)発明者 フイツシヤー、マンフレート ドイツ連邦共和国 デー‐91054 エルラ ンゲン ランペルツビユール 45

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．高温溶融物、特に炉心溶融物（６）を制御して拡散しかつ冷却するために、 拡散室（５）の支持及び区画構造（Ａ）を保護するための多層の保護ライナ（Ｂ 、Ｃ）を備え、この保護ライナ（Ｂ、Ｃ）は熱衝撃障壁として及び溶融物質とし ての外側の犠牲層（Ｃ）とこの犠牲層（Ｃ）の内面に接しその下にある支持及び 区画構造（Ａ）のための保護絶縁層（Ｂ）との少なくとも２層に構成され、この 保護絶縁層（Ｂ）が、支持及び区画構造（Ａ）に接し耐火コンクリートからなる 第一の部分層（Ｂ１）と、犠牲層（Ｃ）に接し温度に依存するセラミック石材（ １）からなる第二の部分層（Ｂ２）とからなる拡散室（５）内の保持装置（ＲＶ 、ＲＶ１−ＲＶ８）。 ２．第二の部分層（Ｂ１、Ｂ２、Ｂ２２）が酸化ジルコニウム（ＺｒＯ₂）から なるセラミック石材（１）を備えることを特徴とする請求項１記載の保持装置。 ３．保護絶縁層（Ｂ）が支持及び区画構造（Ａ）に固定されていることを特徴と する請求項１又は２記載の保持装置。 ４．セラミック石材（１）に或いはその間に耐火コンクリート（７）で満たされ る中空室（８）が設けられ、この中に引っ張りアンカー（１０）の頭部或いはナ ット（９）が収容され、引っ張りアンカー（１０）は支持及び区画構造（Ａ）に 固定され、耐火コンクリートからなる第一の部分層（Ｂ１）を貫通していること を特徴とする請求項３記載の保持装置。 ５．酸化ジルコニウム石材（１）が四角形であり、水平面方向に見て互いに隣接 する酸化ジルコニウム石材の間に伸縮接合部（２’）が設けられていることを特 徴とする請求項２記載の保持装置。 ６．保護絶縁層（Ｂ）もしくはセラミック石材（１）が金属板、特に鋼板（Ｃ３ 、 Ｃ３１）によって覆われていることを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の 保持装置。 ７．金属板（Ｃ３１）がその外側において犠牲コンクリート層（Ｃ４１）によっ て覆われていることを特徴とする請求項６記載の保持装置。 ８．金属板（Ｃ３）と保護絶縁層（Ｂ）との間に後者を覆うジルコニウムフェル トもしくはジルコニウムフリースからなるジルコニウム繊維層（Ｃ１）及びこの ジルコニウム繊維層（Ｃ１）の上に置かれた金属格子網（Ｃ２）が配置されてい ることを特徴とする請求項６記載の保持装置。 ９．保護絶縁層（Ｂ）がその外側においてジルコニウム繊維層（Ｃ１）及びこの 上に置かれた金属格子網（Ｃ２）によって覆われていることを特徴とする請求項 １乃至５の１つに記載の保持装置。 １０．保護絶縁層（Ｂ）が犠牲コンクリート層（Ｃ４）によって覆われているこ とを特徴とする請求項１乃至５の１つに記載の保持装置。 １１．犠牲層（Ｃ、Ｃ４）の中に温度に依存して開く給水通路（１９、２２）を 備えた冷却系（１８）が組み込まれ、溶融物（６）に接触したときこれに冷却媒 体が供給されることを特徴とする請求項１乃至１０の１つに記載の保持装置。 １２．犠牲層（Ｃ、Ｃ４）の中に管路系（２０）が貫通し、その管路の管が上方 に突出した、通常は閉塞し溶融物（６）に接触したとき溶融する給水管（１９、 ２２）を備えていることを特徴とする請求項１１記載の保持装置。 １３．多数の冷却媒体溜（２１）が溶融可能な容器の形で犠牲層（Ｃ、Ｃ４）の 底面に分布されてこの中に埋め込まれていることを特徴とする請求項１１記載の 保持装置。 １４．冷却媒体として水が使用されることを特徴とする請求項１１又は１２記載 の保持装置。 １５．支持及び区画構造（Ａ）が底構造（Ａ１）を含むことを特徴とする請求項 １乃至１４の１つに記載の保持装置。 １６．支持及び区画構造（Ａ）が壁構造（Ａ２）を含むことを特徴とする請求項 １乃至１５の１つに記載の保持装置。 １７．犠牲層（Ｃ）をライニングするライナ（Ｃ３）或いは対応の金属板を備え 、ライナ（Ｃ３）もしくは金属板が蒸気の排出開口（１６）及びそれに接続され 拡散室（５）に突出している排出管（１７）を備えていることを特徴とする請求 項６、８又は１０の１つに記載の保持装置。