JPS5844238B2 - 溶融する炉心材用の捕集容器を備えた核エネルギ−装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、炉心の下方に溶融した炉心材のための冷却
される捕集槽を備え、この捕集槽の壁内に冷却パイプが
挿入されている様式の反応炉保護格納容器を備えた核エ
ネルギー装置に関する。

原子力発電所の安全性の判断基準として現今においては
「最大仮想事故（ＧＡＵ）Ｊがその基礎をなしている。

この「最大仮想事故」として、般に一冷却材用のパイプ
の掴え処のない両側の破断とこれに伴う冷却材の損失が
掲げられる。

これに対処するため原子力発電所の遮断系と崩壊熱導出
系は、これらの系が部分的に負荷を受けただけで確実な
遮断と崩壊熱導出が保証され、核分裂生成物が環境に放
出されないように横取されている。

遮断系と崩壊熱導出系に対する機能の蓋然性がたとえ極
めて高くとも、それらの不作動を絶対的な確信をもって
無くすことは不可能である。

この場合冷却材の損失は核エネルギー装置の炉心の溶融
を招き、約４００メガワツトの出力をもって現代的な原
子力発電所にあっては事故発生時に約４０〜１２０メガ
ワツトの熱発生が子側される。

これに従って、溶融した炉心材が反応炉保護格納容器の
底部を破壊し、地下に浸透する危険が生じる。

其上激しい熱放射が反応炉保護格納容器を損傷させ、炉
心内に存在する核分裂生成物が環境に放出されることに
なる。

こう云ったことを避けるため、溶融した炉心材が流入す
る捕集容器を炉心の下方に設けることが知られている。

この捕集客器内で炉心材は、反応炉保護格納容器の破壊
が回避される程度に冷却される。

この捕集容器の冷却系には高い負荷がかかる。

なぜなら想定される事故の場合炉心は極めて短い時間に
溶融してしまうからである。

公知のように、皿状の捕集容器は漏斗状に形成されてい
て、皿体内方に向って彎曲しているカバーを有している
（ Ｌ、Ｂａｒｌｅｏｎ等著：「Ｔｅｍｐｅｒ−ａｔｕ
ｒｅ ａｎｄ Ｈｅａｔ −Ｆ ｌｕｘ Ｄ １ｓｔｒ
ｉｂｕｔｉｏｎ ｉｎ Ｍｏ−１ｔｅｎ Ｃｏｒｅ Ｍ
ａｓｓ ｏｆ ａ ＧＣＦＲａｆｔｅｒ ａ Ｈｙｐｏ
ｔｈｅｔｉｃａｌ Ｍｅｌｔ −Ｄｏｗｎ Ａｃｃｉｄ
ｅｎｔ Ｊ ＫＦＫ１７５５゜１９７２年１１月発行参
照）。

カバーの中央部の開口は耳状に形成されたコラムによっ
て、捕集容器に達する炉心溶融物からの反応室内への熱
放射が避けられるように、しやへいされている。

捕集容器壁を冷却するためこの壁の内に内蔵される冷却
蛇管が設けられる。

冷却材の種類、その搬送並びに冷却材からの熱の導出に
関しては、上記の引用した文献にはなにも触れていない
。

更に、ドイツ公開特許公報第２３２００９１号から、冷
却材としての水力相然の落差で捕集客器上方に設けられ
た貯槽から供給される様式の捕集客器が公知である。

溶融した炉心材から熱量を奪い去る除水は蒸発し、大気
に放散される。

しかしこのような冷却系は、蒸気を導出しなければなら
ないことから冷却パイプ自体を大気に開口させなければ
ならず、このことは冷却パイプが破断した際溶融した炉
心材内に含有されている核分裂生成物の原子力発電所設
備の環境への直接の放出を招くと云う欠点を伴う。

ドイツ特許出願公告公報第２０５５０８９号から冷却系
に蒸気冷却器を設け、凝縮物質を逆送することによって
１つの開鎖された冷却系を形成することが公知である。

しかし、捕集容器を通る冷却要素の所与の相反する相関
関係が事故発生の際の冷却系の異論のない稼動のために
必要な安全性を損う。

この発明の課題は、その冷却系が故障なく十分に働らき
、駆動系に機能的に伝存することなく必要な冷却効率を
完全に発揮する、溶融した炉心材用の捕集容器を造るこ
とである。

この場合、核分裂生成物の環境への放出が回避される。

この課題は、上記の様式の核エネルギー装置にあってこ
の発明により以下のようにして解決される。

即ち、冷却パイプを熱パイプとして形成し、この際この
熱パイプの一端を捕集容器の内壁側面の範囲内に設け、
他端を反応炉保護格納容器（Ｃｏｎｔａｉｍｅｎｔ）の
外部に設けられていて、大気に開口している冷却槽の内
室に連通させることによって解決される。

熱パイプはそれ自体公知である。

この熱パイプ（ｈｅａｔ ｐｉｐｅ ）は両側が閉じら
れていて液状の熱搬出材で充填されているパイプによっ
て形成されている。

このパイプの１端において上記熱搬出材は熱吸収下に蒸
発し、他端において熱搬出材の凝縮によって熱が放出さ
れる。

熱搬出材の液相を導出ゾーンから熱パイプの蒸発ゾーン
へ逆送するには、毛細系において一凝縮ゾーンと蒸発ゾ
ーンとが連通して一生じる毛細力が利用される（ ”
Ｃｂｅｍｉｅ −Ｉｎｇ−Ｔｅｃｈｎ、”。

１９６９年第１冊、３０〜４０頁参照）。

各々がそれ自体閉鎖された冷却系を形成する熱パイプを
使用することによって、捕集容器内の冷却系の安全性が
著しく保証される。

上記の熱バンプが開鎖されて形成されているので熱パイ
プが破断した場合でも核分裂生成物が環境に達すること
がない。

冷却槽は水で充填されているのが有利である。

この冷却槽は大気に向って開口しており、したがって冷
却槽の中に導入されている熱パイプの端部に発生する水
蒸気が外気へ逃げる。

この発明の有利な実施形にあっては、捕集容器の内壁側
面と冷却槽との間に多数の熱パイプが順次接続されてい
る。

この配設は、最適な観点から求められる、特に熱パイプ
の内部における圧力損失を制限する点での熱パイプの構
成を可能にする。

捕集客器の壁の冷却は、捕集客器の内壁側面の範囲にお
ける単位面積当りの熱パイプの数を増やすことによって
有利に助勢される。

冷却槽内において長時間の冷却時間にわたって確実な熱
導出を保証するため、この発明の他の実施形では、冷却
槽に消火池が接続される。

これによって冷却槽は有利に自然の河川と連通ずること
が可能となる。

設けられる熱パイプの一様な負荷は、捕集客器の内壁側
面に熱伝導性の良好な、溶融した炉心材と化学的反応を
起すことの少くない、しかも耐温性の材料から成る内張
りを設けることによって達せられる。

この内張り材が炭化ケイ素から成るのが有利である。

捕集された炉心材が臨界に達するのを回避するため、こ
のライニングに中性子毒を給付するのが有利である。

以下に添付図面に図示した実施例につきこの発明を詳説
する。

核エネルギー装置の図示していない炉核心部の下方に設
けられている捕集容器１は、この捕集客器１の軸１′を
中心にして環状に延びている内室内において溶融した炉
心材並びに溶融過程において崩壊する炉の建造物の構造
材料が捕集されるように形成されている。

捕集容器１の蓋部の中央に形成された開口２内の中央に
は溶融物を捕集するため耳状に形成されたコラム３が設
けられている。

このコラム３の耳状フードの直径りは開口２の直径より
も犬きく、シたがって捕集容器の内室に達する溶融物の
熱放射が外部へ漏れるのが避けられる。

炉心材溶融物は捕集容器１の内壁側面４において冷却さ
れる。

熱を導出するために壁面に熱パイプ５が挿入されている
。

この場合熱パイプ５の１端６は捕集容器の内壁側面４の
範囲に設けられており、一方他端７は反応炉保護格納容
器８の外側に設けられていて大気に開口している冷却槽
９の内室に通じている。

実施例において、冷却槽９は水で満されている。

水は冷却槽で有利に利用される。

なぜなら一方において、水の比蒸発熱が極めて高く、他
方水の蒸発には危険を伴わないからである。

また、一般に核エネルギー装置の近傍には消火混成いは
天然の河川のような水貯蔵所が存在しており、熱導出に
供されている。

この実施例における核エネルギー装置にあっては、出力
４０００メガワツト、熱パイプを介して導出されるべき
残余効率３％と仮定しして、冷却槽において毎時的１９
０１の水が必要である。

この必要量の水は冷却槽９を天然の河ノ１と接続するこ
とによって得ることができる。

しかし、適当に横取したー事情によってはタンクローリ
−車を使用して給水可能な一消火池とこの冷却槽とを結
合することもできる。

溶融した炉心材によって発生する熱量をできるだけ均一
に捕集容器１の内壁側面４内において熱パイプ５に導く
ため、内壁側面４に熱伝導性の良好な、溶融した炉心材
と僅かしか化学反応を起さずかつ耐温性の材料、この実
施例では黒鉛から成る内張り４ａを設ける。

この内張り４ａの材料としては炭化ケイ素を使用するの
が有オＵである。

この内張りは中性子毒を給付されており、溶融した炉心
材が臨界に達することが避けられている。

この黒鉛内張りと補集容器の担持外壁１０との間には熱
絶縁層１１が設けられている。

壁部における温度ピークの減衰は更に、最も高温が生じ
る捕集容器の内壁側面４において熱パイプ５の数を局所
的に増やすことによって達せられる。

この実施例ではこの位置において熱パイプは横断面が僅
かであってもよい。

これによって特に僅かな壁厚しかもたない捕集容器のす
べての部分が冷却されることが可能となる。

更に、実施例においては捕集容器の内壁側面４から冷却
槽９にまで達する熱パイプ以外に順次後続して設けられ
る熱パイプ５／ 、 ５／／ 、 ５／／／も挿入され
る。

これらの熱パイプ内における熱搬送材としては、特に高
い比蒸気熱を有する材料が該当する。

更にこの材料は室温で液状でなければならない。

したがって特に水が熱搬送材として適当である。

【図面の簡単な説明】

図面は反応炉保護格納容器の外側に設けられた冷却槽を
備えた捕集容器を冷却槽の手部分と共に軸対称な横断で
示した図。 図中符号は、４・・・・・・内壁側面、５・・・・・・
熱パイプ、８・・・・・・反応炉保護格納容器、９・・
・・・・冷却槽。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 反応炉心の下方に溶融する炉心材のための冷却され
   る捕集容器が設けられており、この捕集容器の壁部に冷
   却パイプが挿入されている様式の、反応炉保護格納容器
   を備えた核エネルギー装置において、上記冷却パイプが
   熱パイプ５として形成されており、この熱パイプの１端
   が捕集客器の内壁側面４の範囲内に設けられており、他
   端が反応炉保護格納容器８の外方に設けられていて大気
   に開口している冷却槽９の内室に連通されていることを
   特徴とする上記核エネルギー装置。 ２ 捕集容器の内壁側面４と冷却槽９との間に多数の熱
   パイプ５′、５″、５“′が順次接続されて設けられて
   いることを特徴とする、前記特許請求の範囲第１項に記
   載の核エネルギー装置。 ３ 捕集容器の内壁側面の範囲内における単位面積当り
   の熱パイプ数が増大されていることを特徴とする、前記
   特許請求の範囲第２項或いは第３項にに記載の核エネル
   ギー装置。 ４ 冷却槽９が消火池に接続されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項から第３項までのうちのいずれ
   か一つに記載の核エネルギー装置。 ５ 冷却槽９が天然の河川に連通していることを特徴と
   する特許請求の範囲第１項から第５項までのうちのいず
   れか一つに記載の核エネルギー装置。 ６ 捕集容器の内壁側面４に熱伝導性の良好な、溶融し
   た炉心材と僅かしか化学反応せずかつ耐温性の材料から
   成る内張り４ａが設けられていることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項から第５項までのいずれか一つに記載
   の核エネルギー装置。 ７ 内張りが炭化ケイ素から成ることを特徴とする、前
   記特許請求の範囲第６項に記載の核エネルギー装置。 ８ 内張りが中性子毒を給付されていることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項から第８項までのうちのいずれ
   か一つに記載の核エネルギー装置。