受動的冷却機能を持つ原子炉圧力容器冷却設備に関する研究

Research on Reactor Cavity Cooling System (RCCS) with passive safety features

高松 邦吉  ; 舩谷 俊平*; 坂野 雅樹*

Takamatsu, Kuniyoshi; Funatani, Shumpei*; Banno, Masaki*

自然災害により発生した福島第一原子力発電所事故(以下、福島事故)の後、深層防護の観点から炉心損傷の防止対策が重要になった。安全上優れた特性を有する冷却設備に関する研究は、極めて重要なテーマである。そこで福島事故のようにヒートシンクを喪失することもなく、動的機器及び非常用電源等も必要とせず、事故時の崩壊熱を受動的に除去できる、極めて信頼性が高く、メルトダウンが起こりえない、新たな原子炉圧力容器の冷却設備(以下、RPV冷却設備)を提案する。一方、外気の自然循環を用いた除熱方法は、外乱の影響を受けやすいため、自然災害が発生した場合、除熱能力が著しく減少する可能性がある。そこで本研究では、自然対流や自然循環よりも、できるだけ放射冷却や輻射を用いたRPV冷却設備を開発した。放射冷却を用いたRPV冷却設備は、自然災害発生時でも、安全に確実に除熱できることを実証した。

After Fukushima Daiichi nuclear disaster, a cooling system to prevent core damage became more important from the perspective of defense in depth. Therefore, a new, highly efficient RCCS with passive safety features without a requirement for electricity and mechanical drive is proposed. Employing the air as the working fluid and the ambient air as the ultimate heat sink, the new RCCS design strongly reduces the possibility of losing the heat sink for decay heat removal. The RCCS can always stably and passively remove a part of the released heat at the rated operation and the decay heat after reactor shutdown. Specifically, the decay heat can be passively removed for a long time, even forever if the heat removal capacity of the RCCS is sufficient.