JP6399775B2 - 点火装置、及び原子力プラント - Google Patents

Description

本発明は、点火装置、及び原子力プラントに関する。

原子力プラントの原子炉は、炉心を収容する原子炉圧力容器と、原子炉圧力容器を格納する原子炉格納容器とを備えている。原子炉圧力容器内の金属の酸化反応により発生した可燃性ガスが原子炉格納容器内に放出される事象が発生したとき、点火装置を使ってその可燃性ガスの少なくとも一部を燃焼させる技術が特許文献１に開示されている。また、点火装置（放電ランプソケット）に関する技術が特許文献２に開示されている。

特許第３６１１８６５号公報 特開平１０−３０２９２１号公報

原子力プラントにおいてシビアアクシデントが発生した場合、点火装置がシビアアクシデント環境に対する耐性を有しないと、点火装置の性能が低下して、点火装置の機能が十分に発揮されない可能性がある。

本発明は、性能の低下を抑制できる点火装置、及び原子力プラントを提供することを目的とする。

本発明に係る点火装置は、原子炉格納容器内に配置される点火装置であって、密閉された内部空間を有する容器と、前記容器の外部空間に配置され、前記原子炉格納容器内の可燃性ガスに点火可能な点火部と、少なくとも一部が前記内部空間に配置され、電源からの電力を前記点火部に供給する電力供給部材と、を備える。

本発明によれば、電力供給部材の少なくとも一部が、密閉された容器の内部空間に配置され、その容器によって保護される。そのため、シビアアクシデントが発生しても、点火装置の性能の低下が抑制される。また、可燃性ガスが原子炉格納容器内に放出されても、点火部が原子炉格納容器内の可燃性ガスに点火して燃焼させることにより、原子炉格納容器内の可燃性ガス濃度の上昇を抑制することができる。したがって、可燃性ガス濃度の上昇に起因するシビアアクシデントの発生が抑制される。また、内部空間が密閉されているため、蒸気が内部空間に流入することが抑制される。また、内部空間が密閉されているため、可燃性ガスの燃焼により火炎が発生しても、その火炎が内部空間に入り込んだり、その火炎が電力供給部材に接触したりすることが抑制される。したがって、内部空間において異常事象が発生することが抑制され、点火装置の性能の低下が抑制される。

本発明に係る点火装置において、前記内部空間に、前記可燃性ガスよりも燃焼し難いガスが満たされてもよい。これにより、内部空間において異常事象が発生することが抑制される。また、可燃性ガスよりも燃焼し難いガスが容器の内部空間に所定の圧力で満たされることにより、容器は圧力容器として機能する。これにより、内部空間に配置される電力供給部材の少なくとも一部は、その容器によって十分に保護される。

本発明に係る点火装置において、前記電力供給部材は、前記容器の内面から離れていてもよい。容器の内面と電力供給部材との間に間隙が形成されることにより、例えば、容器の外部空間の温度上昇に伴って容器の温度が上昇しても、電力供給部材の温度上昇は抑制される。したがって、電力供給部材の劣化が抑制される。

本発明に係る点火装置において、前記電力供給部材は、導電部材と、前記導電部材を覆う覆部材と、を有し、前記覆部材は、無機材料で形成されてもよい。導電部材を覆う覆部材が無機材料で形成されることにより、シビアアクシデントが発生して電力供給部材に放射線が照射されても、電力供給部材の劣化が抑制される。

本発明に係る点火装置において、第１電力供給部材と第２電力供給部材との接続部が内部空間に配置されることによって、その接続部は容器によって十分に保護される。また、前記電力供給部材は、前記電源からの電力が供給される第１電力供給部材と、前記第１電力供給部材の第１接続端子と接続される第２接続端子を有する第２電力供給部材と、を含み、少なくとも前記第１接続端子及び前記第２接続端子が前記内部空間に配置されてもよい。電力供給部材が第１電力供給部材と第２電力供給部材とを含むことにより、電力供給部材の少なくとも一部が第１接続部材及び第２接続部材にて着脱可能となる。

本発明に係る点火装置において、前記容器は、前記内部空間と前記外部空間とを結ぶ第１通路及び第２通路を有し、前記第１電力供給部材が接続され、前記第１通路を密閉可能であり、前記第１通路に着脱可能に保持される第１接続部材と、前記第２電力供給部材が接続され、前記第２通路を密閉可能であり、前記第２通路に着脱可能に保持される第２接続部材と、を有してもよい。これにより、電力供給部材の少なくとも一部が第１接続部材及び第２接続部材にて着脱可能となる。

本発明に係る点火装置において、前記容器の内面及び外面のそれぞれは、曲面を含んでもよい。容器の内面及び外面のそれぞれが曲面を含むことにより、外部空間の圧力が上昇しても、容器に応力集中が発生することが抑制される。そのため、容器は、外部空間の圧力上昇に耐えることができる。容器は、円筒状の部材を含んでもよいし、球状の部材を含んでもよい。

本発明に係る点火装置において、前記点火部と前記容器との間に配置される中間部材を備えてもよい。これにより、点火部が可燃性ガスに点火して火炎が発生しても、その火炎が容器に接触することが抑制される。

本発明に係る点火装置において、前記中間部材は、プレート状であり、少なくとも一部に折り曲げ部を有してもよい。これにより、中間部材の強度が高くなり、中間部材の耐震性が向上する。

本発明に係る点火装置において、前記点火部の上方に配置される庇部材を備えてもよい。例えば、原子炉格納容器の圧力を低下させるために原子炉格納容器の内部空間にミストが供給されても、点火部の上方に配置された庇部材により、そのミストが点火部に降り注ぐことが抑制される。そのため、点火部の点火能力の低下が抑制される。

本発明に係る点火装置において、前記庇部材は、プレート状であり、少なくとも一部に折り曲げ部を有してもよい。これにより、庇部材の強度が高くなり、庇部材の耐震性が向上する。

本発明に係る点火装置において、前記容器は、開口を有するベース部材と、前記ベース部材の開口を塞ぐ蓋部材と、前記ベース部材と前記蓋部材とをシールするガスケットと、を有してもよい。ベース部材が開口を有することにより、その開口を介して、電力供給部材の少なくとも一部を内部空間に設置する作業が円滑に行われる。また、蓋部材により開口が塞がれ、ガスケットでベース部材と蓋部材とがシールされることにより、外部空間の蒸気が内部空間に流入することが抑制される。

本発明に係る点火装置において、前記ガスケットは、金属製でもよい。これにより、シビアアクシデントが発生してガスケットに放射線が照射されても、そのガスケットの劣化が抑制されるとともに、高温環境下となった場合も外部空間の蒸気が内部空間へ流入することを抑制しているシール性を維持しつつ、温度影響による劣化も抑制される。

本発明に係る原子力プラントは、炉心を収容する原子炉圧力容器と、前記原子炉圧力容器を格納する原子炉格納容器と、前記原子炉格納容器内の可燃性ガスに点火する上記の点火装置と、を備える。

本発明によれば、原子炉格納容器内に可燃性ガスが放出されても、点火装置を使って可燃性ガスに点火して燃焼させることができる。そのため、可燃性ガス濃度の上昇が抑制される。

本発明によれば、性能の低下が抑制された点火装置及び原子力プラントが提供される。

図１は、第１実施形態に係る原子力プラントの一例を示す概略構成図である。 図２は、第１本実施形態に係る原子力プラントの一例を示す概略構成図である。 図３は、第１実施形態に係る点火装置の一例を示す側断面図である。 図４は、第１実施形態に係る点火装置の一例を示す斜視図である。 図５は、第１実施形態に係る点火装置の一例を示す斜視図である。 図６は、第１実施形態に係る第１接続端子及び第２接続端子の近傍の電力供給部材の一部を示す図である。 図７は、第１実施形態に係る電力供給部材の一例を示す断面図である。 図８は、第２実施形態に係る第１接続端子及び第２接続端子の近傍の電力供給部材の一部を示す模式図である。 図９は、第２実施形態に係る第１接続端子及び第２接続端子の近傍の電力供給部材の一部を示す模式図である。

以下、本発明に係る実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、この実施形態により本発明が限定されるものではない。また、以下で説明する実施形態における構成要素は、適宜組み合わせることができる。また、一部の構成要素を用いない場合もある。

＜第１実施形態＞
第１実施形態について説明する。図１は、本実施形態に係る原子力プラント（原子力発電プラント）ＦＡの一例を示す概略構成図である。図２は、本実施形態に係る原子力プラントＦＡの一部を示す概略構成図である。

原子力プラントＦＡは、原子炉１を有する。原子炉１は、炉心を収容する原子炉圧力容器１２と、原子炉圧力容器１２を格納する原子炉格納容器１１とを備えている。本実施形態において、原子炉１は、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器１３に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電する加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）である。原子炉１は、一次冷却水が循環する一次冷却システムＦＡ１を含み、その一次冷却システムＦＡ１で生成された高温高圧水を蒸気発生器１３に送って、二次冷却システムＦＡ２を循環する二次冷却水を蒸気発生器１３において一次冷却水と熱交換させて、その二次冷却水を蒸気に変換する。

本実施形態において、原子力プラントＦＡは、原子炉格納容器１１内に配置される点火装置２と、原子炉格納容器１１内にミストを供給可能なスプレー装置３とを備えている。点火装置２及びスプレー装置３は、原子炉格納容器１１に格納される。本実施形態において、原子炉格納容器１１内の可燃性ガスは、水素ガスを含む。点火装置２は、その水素ガスに点火可能である。

図１に示すように、原子炉格納容器１１は、内部に原子炉圧力容器１２及び蒸気発生器１３が格納されている。原子炉圧力容器１２と蒸気発生器１３とは高温側送給配管１４及び低温側送給配管１５を介して連結されている。高温側送給配管１４に加圧器１６が設けられ、低温側送給配管１５に一次冷却水ポンプ１７が設けられている。一次冷却システムＦＡ１は、減速材及び一次冷却水（冷却材）として軽水を用い、炉心部における一次冷却水の沸騰を抑制するために、加圧器１６により１５０〜１６０気圧程度の高圧状態を維持するように制御される。

原子炉圧力容器１２において、燃料（原子燃料）として低濃縮ウランまたはＭＯＸにより一次冷却水として軽水が加熱され、高温の一次冷却水が加圧器１６により所定の高圧に維持された状態で、高温側送給配管１４を通して蒸気発生器１３に送られる。蒸気発生器１３では、高温高圧の一次冷却水と二次冷却水との間で熱交換が行われ、冷やされた一次冷却水は低温側送給配管１５を通して原子炉圧力容器１２に戻される。

蒸気発生器１３は、加熱された二次冷却水（つまり、蒸気）を送給する配管３１を介して蒸気タービン３２と連結されている。配管３１に主蒸気隔離弁３３が設けられている。蒸気タービン３２は、高圧タービン３４及び低圧タービン３５を有し、発電機（発電装置）３６と接続されている。高圧タービン３４と低圧タービン３５との間に湿分分離加熱器３７が設けられている。配管３１から分岐した冷却水分岐配管３８が湿分分離加熱器３７に連結されている。高圧タービン３４と湿分分離加熱器３７とは低温再熱管３９により連結されている。湿分分離加熱器３７と低圧タービン３５とは高温再熱管４０により連結されている。

蒸気タービン３２の低圧タービン３５は、復水器４１を有する。復水器４１は、バイパス弁４２を有し、配管３１から分岐したタービンバイパス配管４３と接続されるとともに、冷却水（例えば、海水）を給排する取水管４４及び排水管４５と連結されている。取水管４４は、循環水ポンプ４６を有する。取水管４４及び排水管４５それぞれの他端部は、海中に配置されている。

復水器４１は、配管４７と接続されている。配管４７には、復水ポンプ４８、グランドコンデンサ４９、復水脱塩装置５０、復水ブースタポンプ５１、低圧給水加熱器５２、脱気器５３、主給水ポンプ５４、高圧給水加熱器５５、及び主給水制御弁５６が設けられている。

蒸気発生器１３において、高温高圧の一次冷却水との熱交換により生成された蒸気は、配管３１を通して蒸気タービン３２（高圧タービン３４から低圧タービン３５）に送られる。その蒸気により蒸気タービン３２が駆動され、発電機３６が発電を行う。蒸気発生器１３からの蒸気は、高圧タービン３４を駆動した後、湿分分離加熱器３７に送られる。湿分分離加熱器３７は、蒸気の湿分の除去及び加熱を行う。湿分分離加熱器３７において湿分除去及び加熱された蒸気は、低圧タービン３５を駆動する。

蒸気タービン３２を駆動した蒸気は、復水器４１において海水により冷却されて復水となり、グランドコンデンサ４９、復水脱塩装置５０、低圧給水加熱器５２、脱気器５３、高圧給水加熱器５５などを通して蒸気発生器１３に戻される。

図２に示すように、原子炉格納容器１１は、岩盤等の堅固な地盤上に設けられる。原子炉格納容器１１の内部は、鉄筋コンクリートのような構造物により複数のコンパートメントＲＫに区画される。また、原子炉格納容器１１には、原子炉圧力容器１２などの上方に配置されたポーラクレーン６２が設けられている。

原子炉格納容器１１は、中央部に形成されたコンクリート構造物６１を有する。原子炉圧力容器１２は、コンクリート構造物６１に支持される。加圧器１６（図２では不図示）、蒸気発生器１３、及び一次冷却水ポンプ１７は、原子炉圧力容器１２の周囲の少なくとも一部に配置される。原子炉圧力容器１２、加圧器１６、蒸気発生器１３、及び一次冷却水ポンプ１７のそれぞれは、複数のコンパートメントＲＫのそれぞれに配置される。

原子力プラントＦＡは、点火装置２を複数有する。本実施形態において、点火装置２は、複数のコンパートメントＲＫのそれぞれに配置される。点火装置２は、原子炉圧力容器１２の上方、加圧器１６の上方、蒸気発生器１３の上方、及び一次冷却水ポンプ１７の上方のそれぞれに配置される。

次に、本実施形態に係る点火装置２の一例について説明する。図３は、本実施形態に係る点火装置２の一例を示す側断面図である。図４及び図５のそれぞれは、本実施形態に係る点火装置２の一例を示す斜視図である。

点火装置２は、例えば、原子炉１にシビアアクシデントが発生した場合に作動する。炉心の部品の一つであるジルコニウム製の燃料被覆管が高温になると、そのジルコニウムが酸化して、可燃性ガスである水素ガスが発生する可能性がある。また、原子炉圧力容器１２の内部で発生した水素ガスが原子炉格納容器１１内に放出されてしまう可能性がある。その水素ガスの放出により、原子炉格納容器１１の内部の水素ガス濃度が上昇して閾値（爆発限界）を超えると、その水素ガスが発火（爆発）する可能性がある。点火装置２は、原子炉格納容器１１の内部の水素ガス濃度の上昇を抑制するために、水素ガスに点火してその水素ガスの少なくとも一部を燃焼させる。すなわち、点火装置２は、原子炉格納容器１１の内部の水素ガス濃度が閾値を超える前に、水素ガスに点火して燃焼させることによって、原子炉格納容器１１の内部の水素ガス濃度が閾値を超えることを抑制する。

点火装置２は、密閉される内部空間４Ｓを有する容器４と、容器４の外部空間ＳＰに配置され、外部空間ＳＰの水素ガス（可燃性ガス）に点火可能な点火部５と、少なくとも一部が容器４の内部空間４Ｓに配置され、電源からの電力を点火部５に供給する電力供給部材６とを備えている。

外部空間ＳＰは、原子炉格納容器１１の内部の空間を含む。外部空間ＳＰは、原子炉格納容器１１のコンパートメントＲＫを含む。点火部５は、原子炉格納容器１１内の水素ガスに点火可能である。

容器４は、開口４Ｋを有するベース部材７０と、ベース部材７０の開口４Ｋを塞ぐ蓋部材７１とを有する。ベース部材７０は、円筒部７０Ａと、円筒部７０Ａの一端側の開口を塞ぐ底部７０Ｂと、開口４Ｋの周囲に配置されたフランジ部７０Ｆとを有する。円筒部７０Ａと底部７０Ｂとフランジ部７０Ｆは固定されており、単一の部材である。開口４Ｋは、円筒部７０Ａの他端側において、開口４Ｋを囲むように設けられる。ベース部材７０と蓋部材７１とは別の部材である。蓋部材７１は、ベース部材７０に対して着脱可能である。

フランジ部７０Ａは、開口４Ｋの周囲に配置され、蓋部材７１と対向可能なフランジ面７０Ｃを有する。蓋部材７１は、開口４Ｋを塞いだ状態で、フランジ面７０Ｃと対向する対向面７１Ａを有する。フランジ面７０Ｃと対向面７１Ａとは接触する。

容器４は、ベース部材７０と蓋部材７１とをシールするガスケット７２を有する。本実施形態において、ガスケット７２は、フランジ面７０Ｃと対向面７１Ａとの間に配置されるＯリングを含む。本実施形態において、フランジ面７０Ｃに、ガスケット７２が配置される溝が形成される。なお、対向面７１Ａに、ガスケット７２が配置される溝が形成されてもよい。

本実施形態において、ガスケット７２は、金属製である。すなわち、ガスケット７２は、金属ガスケットである。

フランジ面７０Ｃと対向面７１Ａとの間にガスケット７２が配置された状態で、開口４Ｋを塞ぐように蓋部材７１が配置されることにより、その開口４Ｋは、蓋部材７１で密閉される。

蓋部材７１の周縁領域には、複数の貫通孔７１Ｋが形成され、フランジ部７０Ｆには、複数の孔７０Ｋが形成される。図５に示すように、フランジ面７０Ｃと対向面７１Ａとが接触した状態で、貫通孔７１Ｋ及び孔７０Ｋにボルト部材９５が配置される。そのボルト部材９５により、ベース部材７０（フランジ部７０Ｆ）と蓋部材７１とが固定される。

容器４は、格納容器１１の内部の構造物に接続される支持部材４Ｃを備えている。支持部材４Ｃは、例えば、格納容器１１の内部に配置されている鉄筋コンクリートのような構造物に接続される。支持部材４Ｃは、ボルトのような固定部材が配置される開口４Ｃａを有する。固定部材の少なくとも一部が開口４Ｃａに配置され、その固定部材が格納容器１１の内部の構造物に固定されることにより、容器４（支持部材４Ｃ）が構造物に取り付けられる。

容器４は、ベース部材７０に接続された第１筒部材７３と、ベース部材７０に接続された第２筒部材７４とを備えている。本実施形態において、第１筒部材７３及び第２筒部材７４のそれぞれは、ベース部材７０の外面に接続される。第１筒部材７３とベース部材７０とは固定される。第２筒部材７４とベース部材７０とは固定される。本実施形態において、ベース部材７０と第１筒部材７３と第２筒部材７４とは、単一の部材である。なお、ベース部材７０と第１筒部材７３とは別の部材でもよい。なお、ベース部材７０と第２筒部材７４とは別の部材でもよい。

第２筒部材７４は、第１筒部材７３よりも上方に配置される。第１筒部材７３は、ベース部材７０の下部に接続される。第２筒部材７４は、ベース部材７０の側部に接続される。第１筒部材７３は、容器４の内部空間４Ｓと外部空間ＳＰとを結ぶ第１通路７５を有する。第２筒部材７４は、容器４の内部空間４Ｓと外部空間ＳＰとを結ぶ第２通路７６を有する。本実施形態において、第１筒部材７３及び第２筒部材７４のそれぞれは、第１筒部材７３の軸と第２筒部材７４の軸とが直交するように、ベース部材７０に固定される。

点火部５は、容器４の外部空間ＳＰに配置される。点火部５は、電力供給部材６を介して供給される電力により、外部空間ＳＰの可燃性ガスに点火可能である。本実施形態において、点火部５は、電力供給部材６を介して供給された電力により発熱する電熱線を含む。本実施形態において、点火部５は、コイル状に巻かれた電熱線を含む。本実施形態において、点火部５は、所謂、コイルヒータである。電力供給部材６を介して供給された電力により加熱された点火部５と、外部空間ＳＰの可燃性ガスとが接触することにより、その可燃性ガスが点火されて燃焼する。

点火装置２は、点火部５と容器４との間に配置される中間部材７を備えている。本実施形態において、第２筒部材７４の一端部は、ベース部材７０に接続され、第２筒部材７４の他端部に中間部材７が接続される。第２筒部材７４と中間部材７とは固定される。本実施形態において、中間部材７は、第２通路７６の他端部の開口の周囲に配置されるプレート状の部材である。図４及び図５に示すように、中間部材７の外形は、ほぼ四角形である。なお、中間部材７の外形は、五角形でもよいし、六角形でもよいし、円形でもよいし、楕円形でもよい。

本実施形態において、中間部材７の外形は、点火部５の外形及び容器４（円筒部７０Ａ）の外形よりも大きい。例えば、図３に示すように、上下方向に関する中間部材７の寸法Ｈ７は、点火部５の寸法Ｈ５及び円筒部７０Ａの寸法Ｈ４よりも大きい。同様に、横方向に関する中間部材７の寸法は、点火部５の寸法及び円筒部７０Ａの寸法よりも大きい。

中間部材７は、プレート状である。中間部材７は、プレート部材を折り曲げることによって作成される。すなわち、中間部材７は、少なくとも一部に折り曲げ部７７を有する。

なお、本実施形態において、第２筒部材７４（容器４）と中間部材７とが単一の部材でもよい。

点火装置２は、点火部５の上方に配置される庇部材８を備えている。庇部材８は、中間部材７の上端部に接続される。庇部材８は、点火部５を覆うように配置される。庇部材８の外形は、点火部５の外形よりも大きい。

庇部材８は、プレート状である。庇部材８は、プレート部材を折り曲げることによって作成される。すなわち、庇部材８は、少なくとも一部に折り曲げ部７８を有する。

容器４、中間部材７、及び庇部材８のそれぞれは、金属製である。本実施形態において、容器４、中間部材７、及び庇部材８のそれぞれは、ステンレス製である。なお、容器４、中間部材７、及び庇部材８の少なくとも一つが、ステンレスとは別の材料で形成されてもよい。例えば、なお、容器４、中間部材７、及び庇部材８の少なくとも一つが、チタン製でもよい。

容器４（ベース部材７０）は、内部空間４Ｓに面する内面７９と、内面７９の反対方向を向く外面８０とを有する。外面８０は、外部空間ＳＰに面する。本実施形態において、内部空間４Ｓに配置される電力供給部材６は、容器４の内面７９から離れている。電力供給部材６は、容器４と接触しないように配置されている。

本実施形態において、円筒部７０Ａにおけるベース部材７０の内面７９及び外面８０のそれぞれは、曲面である。

電力供給部材６は、電源からの電力が供給される第１電力供給部材８１と、第１電力供給部材８１と着脱可能に接続される第２電力供給部材８２とを含む。電源からの電力は、第１電力供給部材８１及び第２電力供給部材８２を介して、点火部５に供給される。

第１電力供給部材８１は、第１接続端子８３を有する。第２電力供給部材８２は、第１接続端子８３と接続される第２接続端子８４を有する。本実施形態においては、少なくとも第１接続端子８３及び第２接続端子８４が容器４の内部空間４Ｓに配置される。本実施形態においては、第１接続端子８３を含む第１電力供給部材８１の少なくとも一部、及び、第２接続端子８４を含む第２電力供給部材８２の少なくとも一部が、内部空間４Ｓに配置される。

図６は、第１接続端子８３及び第２接続端子８４の近傍の電力供給部材６を模式的に示す図である。図３、図４、及び図６に示すように、第１接続端子８３は、第１電力供給部材８１の先端部に配置される。第２接続端子８４は、第２電力供給部材８２の先端部に配置される。第１接続端子８３と第２接続端子８４とが電気的に接続されることによって、第１電力供給部材８１から第２電力供給部材８２に電力が供給される。

容器４は、底部７０Ｂに固定された支持部材８５を有する。支持部材８５は、内部空間４Ｓに配置される。支持部材８５は、第１接続端子８３及び第２接続端子８４のそれぞれを支持する。本実施形態においては、第１接続端子８３及び第２接続端子８４のそれぞれと支持部材８５とが、雄ねじ部材のような固定部材９６により固定される。また、本実施形態においては、導電部材８６を介して、第１接続端子８３と第２接続端子８４とが接続される。これにより、第１接続端子８３（第１電力供給部材８１）と第２接続端子８４（第２電力供給部材８２）とが、導電部材８６を介して、電気的に接続される。なお、第１接続端子８３と第２接続端子８４とが接触してもよい。

図７は、第１電力供給部材８１の断面図である。第１電力供給部材８１は、電気ケーブルを含む。第１電力供給部材８１は、導電部材８９と、導電部材８９を覆う覆部材（カバー部材）９０とを有する。導電部材８９は、例えば銅線のような金属ケーブルを含む。

覆部材９０は、導電部材８９と接触する。覆部材９０は、無機材料で形成される。本実施形態において、覆部材９０は、セラミックスで形成されている。

第１電力供給部材８１と同様、第２電力供給部材８２は、導電部材８９と、導電部材８９を覆う覆部材（カバー部材）９０とを有する。覆部材９０は、無機材料で形成されている。

図３、図４、及び図５に示すように、点火装置２は、第１電力供給部材８１が接続され、第１通路７５に着脱可能に保持される第１接続部材９１と、第２電力供給部材８２が接続され、第２通路７６に着脱可能に保持される第２接続部材９２とを有する。第１接続部材９１は、第１通路７５を密閉可能である。第２接続部材９２は、第２通路７６を密閉可能である。

第１接続部材９１は、ロッド状の部材である。第１接続部材９１は、シールを実現するための機械式継手を有する。第１通路７５は、その外面に機械式継手を取り付けるためのねじ部を有する。第１接続部材９１の機械式継手と第１通路７５のねじ部とが結合されることによって、第１接続部材９１が第１通路７５（第１筒部材７３）に保持される。第１接続部材９１の機械式継手と第１通路７５のねじ部との結合が解除されることによって、第１接続部材９１は第１通路７５（第１筒部材７３）から外される。

また、第１接続部材９１の機械式継手と第１通路７５のねじ部とが結合されることによって、第１通路７５は第１接続部材９１で密閉される。なお、第１通路７５と第１接続部材９１との間にガスケットが配置されることによって、第１通路７５が密閉されてもよい。

第２接続部材９２は、ロッド状の部材である。第２接続部材９２は、シールを実現するための機械式継手を有する。第２通路７６は、その外面に機械式継手を取り付けるためのねじ部を有する。第２接続部材９２の機械式継手と第２通路７６のねじ部とが結合されることによって、第２接続部材９２が第２通路７６（第２筒部材７４）に保持される。第２接続部材９２の機械式継手と第２通路７６のねじ部との結合が解除されることによって、第２接続部材９２は第２通路７６（第２筒部材７４）から外される。

また、第２接続部材９２の機械式継手と第２通路７６のねじ部とが結合されることによって、第２通路７６は第２接続部材９２で密閉される。なお、第２通路７６と第２接続部材９２との間にガスケットが配置されることによって、第２通路７６が密閉されてもよい。

本実施形態においては、蓋部材７１及びガスケット７２によって、開口４Ｋが密閉される。第１接続部材９１によって、第１通路７５が密閉される。第２接続部材９２によって、第２通路７６が密閉される。すなわち、容器４の内部空間４Ｓは、密閉空間である。

内部空間４Ｓの水素ガス濃度（可燃性ガス濃度）は、外部空間ＳＰの水素ガス濃度（可燃性ガス濃度）よりも低い。内部空間４Ｓに、外部空間ＳＰの水素ガスよりも燃焼し難いガスが満たされる。内部空間４Ｓには、空気が満たされてもよいし、窒素ガスのような不活性ガスが満たされてもよい。内部空間４Ｓの圧力は、大気圧でもよいし、外部空間ＳＰの圧力と等しくてもよいし、外部空間ＳＰの圧力よりも高くてもよい。

次に、本実施形態に係る点火装置２のメンテナンス方法について説明する。電力供給部材６を容器４から外す手順について説明する。例えば、電力供給部材６のメンテナンスのために容器４から電力供給部材６を外す場合、蓋部材７１がベース部材７０から外される。これにより、作業者又はメンテナンス機器は、開口４Ｋを介して第１接続端子８３と第２接続端子８４との接続部にアクセス可能となる。作業者又はメンテナンス機器により、第１接続端子８３と第２接続端子８４との接続が解除される。

第１接続端子８３と第２接続端子８４との接続が解除された状態で、第１接続部材９１（機械式継手）と第１通路７５（ねじ部）との結合が解除されることにより、第１電力供給部材８１及び第１接続部材９１を容器４から外すことができる。同様に、第１接続端子８３と第２接続端子８４との接続が解除された状態で、第２接続部材９２（機械式継手）と第２通路７６（ねじ部）との結合が解除されることにより、第２電力供給部材８２及び第２接続部材９２を容器４から外すことができる。

次に、電力供給部材６を容器４に取り付ける手順について説明する。蓋部材７１からベース部材７０から外されている状態で、第１電力供給部材８１が接続されている第１接続部材９１（機械式継手）と第１通路７５（ねじ部）とが結合される。第１接続部材９１（機械式継手）と第１通路７５（ねじ部）との結合は、第１接続端子８３が内部空間４Ｓに配置されている状態で行われる。同様に、蓋部材７１からベース部材７０から外されている状態で、第２電力供給部材８２が接続されている第２接続部材９２（機械式継手）と第２通路７６（ねじ部）とが結合される。第２接続部材９２（機械式継手）と第２通路７６（ねじ部）との結合は、第２接続端子８４が内部空間４Ｓに配置されている状態で行われる。

次に、作業者又はメンテナンス機器により、開口４Ｋを介して、第１接続端子８３と第２接続端子８４とを接続する作業が行われる。また、第１保持部材８７及び第２保持部材８８を支持部材８５に固定する作業が行われる。その後、蓋部材７１により開口４Ｋが塞がれる。以上により、電力供給部材６が容器４に取り付けられる。

次に、点火装置２の動作の一例について説明する。原子炉圧力容器１２の内部で発生した水素ガスが原子炉格納容器１１内に放出され、原子炉格納容器１１の内部の水素ガス濃度が上昇し、その水素ガス濃度が閾値を超えた場合、水素ガスが発火（爆発）する可能性がある。点火装置２は、原子炉格納容器１１内の水素ガス濃度が閾値を超える前に、水素ガスに点火する。

水素ガスに点火するために、電源からの電力が、電力供給部材６を介して点火部５に供給される。点火部５は、供給された電力により加熱される。加熱された点火部５と外部空間ＳＰの水素ガスとが接触することにより、水素ガスが点火されて燃焼する。これにより、水素ガス濃度が低減され、水素ガスの発火（爆発）を未然に防止することができる。

水素ガスの燃焼により火炎が発生する可能性がある。本実施形態においては、電力供給部材６の少なくとも一部が容器４の内部空間４Ｓに配置されているため、その容器４によって保護される。また、シビアアクシデントにより外部空間ＳＰが温度上昇したり、圧力上昇したりしても、容器４の内部空間４Ｓの電力供給部材６は、その容器４によって保護される。

以上説明したように、本実施形態によれば、電力供給部材６の少なくとも一部が、密閉された容器４の内部空間４Ｓに配置されている。そのため、シビアアクシデントが発生しても、電力供給部材６がその容器４によって保護されるので、点火装置２の性能の低下が抑制される。また、水素ガスが原子炉格納容器１１内に放出されても、点火部５が原子炉格納容器１１内の水素ガスに点火して燃焼させることにより、原子炉格納容器１１内の水素ガス濃度の上昇を抑制することができる。したがって、水素ガス濃度の上昇に起因する、その水素ガスの発火（爆発）が抑制される。また、内部空間４Ｓが密閉されているため、水素ガスの燃焼により火炎が発生しても、その火炎が内部空間４Ｓに入り込んだり、その火炎が電力供給部材６に接触したりすることが抑制される。また、内部空間４Ｓが密閉されているため、水素ガスが内部空間４Ｓに流入することが抑制される。したがって、内部空間４Ｓにおいて異常事象が発生することが抑制され、点火装置２の性能の低下が抑制される。

本実施形態においては、電力供給部材６は、容器４の内面７９から離れるように配置される。電力供給部材６が容器４の内面７９と接触しないように配置されることにより、容器４の外部空間ＳＰの温度上昇に伴って容器４の温度が上昇しても、電力供給部材６の温度上昇は抑制される。

また、本実施形態においては、内部空間４Ｓに、水素ガスよりも燃焼し難いガスが満たされており、容器４の内面７９と電力供給部材６との間のガスの断熱効果によって、電力供給部材６の温度上昇は抑制される。したがって、電力供給部材６の劣化が抑制される。また、水素ガスよりも燃焼し難いガスが内部空間４Ｓに満たされていることにより、容器４の周囲の温度が上昇しても、内部空間４Ｓにおいて異常事象が発生することが抑制される。また、水素ガスよりも燃焼し難いガスが容器４の内部空間４Ｓに所定の圧力（例えば、外部空間ＳＰよりも高い圧力）で満たされることにより、容器４は圧力容器として機能する。これにより、内部空間４Ｓに配置される電力供給部材６の少なくとも一部は、その容器によって十分に保護される。

また、本実施形態においては、電力供給部材６は、導電部材８９と、導電部材８９を覆う覆部材９０とを有し、覆部材９０は、セラミックスのような無機材料で形成される。無機材料は、有機材料に比べて、放射線に対する耐性を有する。これにより、シビアアクシデントが発生して電力供給部材６に放射線が照射されても、電力供給部材６の劣化が抑制される。

また、本実施形態においては、電力供給部材６は、電源からの電力が供給される第１電力供給部材８１と、第１電力供給部材８１の第１接続端子８３と接続される第２接続端子８４を有する第２電力供給部材８２とを含む。その第１接続端子８３と第２接続端子８４との接続部が容器４の内部空間４Ｓに配置されている。電力供給部材６が第１電力供給部材８１と第２電力供給部材８２とに分割されていることにより、電力供給部材６を容器４に取り付ける作業、及び第１電力供給部材８１と第２接続端子８４とを内部空間４Ｓに設置する作業を円滑に行うことができる。また、第１電力供給部材８１と第２電力供給部材８２との接続部が内部空間４Ｓに配置されることによって、その接続部は、容器４によって十分に保護される。

また、本実施形態においては、容器４は、内部空間４Ｓと外部空間ＳＰとを結ぶ第１通路７５及び第２通路７６を有し、第１電力供給部材８１を支持する第１接続部材９１が第１通路７５に着脱可能に保持され、第２電力供給部材８２を支持する第２接続部材９２が第２通路７６に着脱可能に保持される。これにより、電力供給部材６を容器４に取り付ける作業、及び第１電力供給部材８１と第２接続端子８４とを内部空間４Ｓに設置する作業を円滑に行うことができる。

また、本実施形態においては、第１接続部材９１は、第１通路７５を密閉し、第２接続部材９２は、第２通路７６を密閉する。これにより、外部空間ＳＰの水素ガスが内部空間４Ｓに流入したり、外部空間ＳＰの火炎が内部空間４Ｓに入り込んだりすることが抑制される。

また、本実施形態においては、容器４は、円筒部７０Ａを含み、容器４の内面７９及び外面８０のそれぞれは、曲面を含む。容器４の内面７９及び外面８０のそれぞれが曲面を含むことにより、外部空間ＳＰの圧力が上昇しても、容器４に応力集中が発生することが抑制される。そのため、容器４は、外部空間ＳＰの圧力上昇に耐えることができる。

また、本実施形態においては、点火部５と容器４との間に中間部材７が配置されるため、点火部５が水素ガスに点火して火炎が発生しても、その火炎が容器４に接触することが抑制される。

また、本実施形態においては、中間部材７の外形は、点火部５の外形及び容器４の外形よりも大きい。これにより、点火部５が水素ガスに点火して火炎が発生しても、その火炎が容器４に接触することが十分に抑制される。すなわち、外形が大きい中間部材７によって、容器４を十分に保護することができる。

また、本実施形態においては、中間部材７は、プレート状であり、少なくとも一部に折り曲げ部７７を有する。これにより、少ない材料で高強度な中間部材７を作成することができる。また、中間部材７の強度が向上することによって、耐震性が向上する。

また、本実施形態においては、点火部５の上方に庇部材８が配置されるため、例えば、原子炉格納容器１１の圧力を低下させるために原子炉格納容器１１の内部空間４Ｓの上部にスプレー装置３からのミストが供給されても、点火部５の上方に配置された庇部材８により、そのミストが点火部５に降り注ぐことが抑制される。そのため、点火部５の点火能力の低下が抑制される。

また、本実施形態においては、庇部材８は、プレート状であり、少なくとも一部に折り曲げ部７８を有する。これにより、少ない材料で高強度な庇部材８を作成することができる。また、庇部材８の強度が向上することによって、耐震性が向上する。

また、本実施形態においては、容器４は、開口４Ｋを有するベース部材７０と、ベース部材７０の開口４Ｋを塞ぐ蓋部材７１と、ベース部材７０と蓋部材７１とをシールするガスケット７２とを有する。ベース部材７０が開口４Ｋを有することにより、例えばメンテナンスにおいて、作業者又はメンテナンス機器は、その開口４Ｋを介して内部空間４Ｓに容易にアクセス可能である。そのため、電力供給部材６を容器４から外す作業、電力供給部材６を容器４に取り付ける作業、及び電力供給部材６の少なくとも一部を容器４の内部空間４Ｓに設置する作業の少なくとも一つを円滑に行うことができる。また、蓋部材７１により開口４Ｋを塞ぐとともに、ガスケット７２でベース部材７０と蓋部材７１とをシールすることにより、外部空間ＳＰの水素ガスが容器４の内部空間４Ｓに流入することが抑制される。

また、本実施形態においては、ガスケット７２は、金属製である。金属材料は、有機材料に比べて、放射線に対する耐性を有する。これにより、シビアアクシデントが発生してガスケット７２に放射線が照射されても、ガスケット７２の劣化が抑制される。したがって、ガスケット７２のシール機能を維持することができる。

また、本実施形態においては、容器４は、ステンレス製である。これにより、容器４は十分な強度を有し、外部空間ＳＰの圧力が上昇しても、その圧力に耐えることができる。

また、本実施形態においては、点火部５は、電力供給部材６を介して供給された電力により発熱する電熱線を含む。これにより、点火部５は、水素ガスに円滑に点火することができる。

なお、上述の実施形態において、容器４は、円筒状の部材を含んでもよいし、球状の部材を含んでもよい。均一な肉厚の円筒部、又は均一な肉厚の球状部を有する容器４は、応力集中の発生を抑制でき、高い強度を有することができる。

＜第２実施形態＞
第２実施形態について説明する。以下の説明において、上述の実施形態と同一又は同等の構成部分については同一の符号を付し、その説明を簡略又は省略する。

図８及び図９のそれぞれは、本実施形態に係る第１接続端子８３Ｂ及び第２接続端子８４Ｂの近傍の電力供給部材６Ｂの一例を模式的に示す図である。図８は、第１接続端子８３Ｂと第２接続端子８４Ｂとが離れている状態の一例を模式的に示す図である。図９は、第１接続端子８３Ｂと第２接続端子８４Ｂとが接続された状態の一例を模式的に示す図である。

第１接続端子８３Ｂは、第１電力供給部材８１Ｂの先端部を含む。第２接続端子８４Ｂは、第２電力供給部材８２Ｂの先端部を含む。第１接続端子８３Ｂと第２接続端子８４Ｂとが接続されることによって、第１電力供給部材８１Ｂから第２電力供給部材８２Ｂに電力が供給される。

本実施形態において、第２接続端子８４Ｂは、凸部を含み、第１接続端子８３Ｂは、第２接続端子８４Ｂが嵌まる凹部を含む。第２接続端子８４Ｂが第１接続端子８３Ｂに挿入されて保持されることによって、第１接続端子８３Ｂと第２接続端子８４Ｂとが接続されて固定される。なお、第１接続端子８３Ｂが凸部を含み、第２接続端子８４Ｂが凹部を含んでもよい。

電力供給部材６Ｂは、第１接続端子８３Ｂを保持する第１保持部材８７と、第２接続端子８４Ｂを保持する第２保持部材８８とを有する。本実施形態において、第１保持部材８７及び第２保持部材８８のそれぞれは、無機材料で形成されている。本実施形態において、第１保持部材８７及び第２保持部材８８のそれぞれは、セラミックスで形成されている。

図９に示すように、第１接続端子８３Ｂと第２接続端子８４Ｂとが接続された状態で、第１接続端子８３Ｂ及び第２接続端子８４Ｂのそれぞれは、第１保持部材８７及び第２保持部材８８によって覆われる。

また、図９に示すように、第１接続端子８３Ｂと第２接続端子８４Ｂとが接続された状態で、第１保持部材８７及び第２保持部材８８は、支持部材８５に支持される。上述の実施形態と同様、支持部材８５は、容器４の底部７０Ｂに固定され、内部空間４Ｓに配置される。第１保持部材８７及び第２保持部材８８は、固定具により支持部材８５に固定されてもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、第１接続端子８１Ｂを保持する第１保持部材８７、及び第２接続端子８２Ｂを保持する第２保持部材８８のそれぞれが、セラミックスのような無機材料で形成されている。これにより、シビアアクシデントが発生して第１保持部材８７及び第２保持部材８８に放射線が照射されても、それら第１保持部材８７及び第２保持部材８８の劣化が抑制される。また、本実施形態においては、第１接続端子８３Ｂと第２接続端子８４Ｂとが接続された状態で、第１接続端子８３Ｂ及び第２接続端子８４Ｂのそれぞれは、第１保持部材８７及び第２保持部材８８によって覆われる。換言すれば、第１接続端子８３Ｂ及び第２接続端子８４Ｂのそれぞれは、第１保持部材８７及び第２保持部材８８によって保護される。これにより、第１接続端子８３Ｂ及び第２接続端子８４Ｂの劣化も抑制される。

なお、上述の実施形態においては、原子力プラントＦＡが加圧水型原子炉を含むこととした。原子力プラントＦＡは、沸騰水型原子炉（ＢＷＲ：Boiling Water Reactor）を含んでもよい。

１ 原子炉
２ 点火装置
４ 容器
４Ｓ 内部空間
５ 点火部
６ 電力供給部材
７ 中間部材
８ 庇部材
１１ 原子炉格納容器
１２ 原子炉圧力容器
７０ ベース部材
７１ 蓋部材
７２ ガスケット
７５ 第１通路
７６ 第２通路
７７ 折り曲げ部
７８ 折り曲げ部
７９ 内面
８０ 外面
８１ 第１電力供給部材
８２ 第２電力供給部材
８３ 第１接続端子
８４ 第２接続端子
８７ 第１保持部材
８８ 第２保持部材
８９ 導電部材
９０ 覆部材
９１ 第１接続部材
９２ 第２接続部材
ＦＡ 原子力プラント
ＳＰ 外部空間

Claims (14)

1. 原子炉格納容器内に配置される点火装置であって、
   密閉された内部空間を有する容器と、
   前記容器の外部空間に配置され、前記原子炉格納容器内の可燃性ガスに点火可能な点火部と、
   少なくとも一部が前記内部空間に配置され、電源からの電力を前記点火部に供給する電力供給部材と、
   前記点火部と前記容器との間に配置される中間部材と、を備え、
   前記中間部材の外形は、前記点火部の外形及び前記容器の外形よりも大きい、
   点火装置。
2. 前記内部空間に、前記可燃性ガスよりも燃焼し難いガスが満たされる請求項１に記載の点火装置。
3. 前記電力供給部材は、前記容器の内面から離れている請求項１又は請求項２に記載の点火装置。
4. 前記電力供給部材は、導電部材と、前記導電部材を覆う覆部材と、を有し、
   前記覆部材は、無機材料で形成される請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の点火装置。
5. 前記電力供給部材は、前記電源からの電力が供給される第１電力供給部材と、前記第１電力供給部材の第１接続端子と接続される第２接続端子を有する第２電力供給部材と、を含み、
   少なくとも前記第１接続端子及び前記第２接続端子が前記内部空間に配置される請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の点火装置。
6. 前記容器は、前記内部空間と前記外部空間とを結ぶ第１通路及び第２通路を有し、
   前記第１電力供給部材が接続され、前記第１通路を密閉可能であり、前記第１通路に着脱可能に保持される第１接続部材と、
   前記第２電力供給部材が接続され、前記第２通路を密閉可能であり、前記第２通路に着脱可能に保持される第２接続部材と、を有する請求項５に記載の点火装置。
7. 前記容器の内面及び外面のそれぞれは、曲面を含む請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の点火装置。
8. 前記中間部材は、プレート状であり、少なくとも一部に折り曲げ部を有する請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の点火装置。
9. 前記点火部の上方に配置される庇部材を備える請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の点火装置。
10. 前記庇部材は、プレート状であり、少なくとも一部に折り曲げ部を有する請求項９に記載の点火装置。
11. 前記容器は、開口を有するベース部材と、前記ベース部材の開口を塞ぐ蓋部材と、前記ベース部材と前記蓋部材とをシールするガスケットと、を有する請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の点火装置。
12. 前記ベース部材は、円筒部を有する請求項１１に記載の点火装置。
13. 前記ガスケットは、金属製である請求項１１又は請求項１２に記載の点火装置。
14. 炉心を収容する原子炉圧力容器と、
    前記原子炉圧力容器を格納する原子炉格納容器と、
    前記原子炉格納容器内の可燃性ガスに点火する請求項１から請求項１３のいずれか一項に記載の点火装置と、を備える原子力プラント。

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