JPH01105191A - 一体型圧力容器構造の原子炉 - Google Patents

一体型圧力容器構造の原子炉

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JPH01105191A JP62263110A JP26311087A JPH01105191A JP H01105191 A JPH01105191 A JP H01105191A JP 62263110 A JP62263110 A JP 62263110A JP 26311087 A JP26311087 A JP 26311087A JP H01105191 A JPH01105191 A JP H01105191A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、減速材を内包したカランドリアタンクを圧力
容器内に設置し、減速材と分離した圧力容器内の冷却材
を圧力容器に取り付けた再循環ポンプで循環させ、圧力
容器内に設置した気水分離器で蒸気と水を分離する構造
の原子炉に関するものである。
［従来の技術］ 減速材と冷却材を分離した原子炉の一形式として、減速
材に重水を、冷却材に軽水を用いた重水減速沸騰軽水冷
却圧力管型原子炉がある。
従来のこの種の圧力管型原子炉は、例えば第３図に示す
ように、重水１０を内包するカランドリアタンク１２を
多数の圧力管１４が貫通し、その内部に燃料集合体１６
が装荷され、前記カランドリアタンク１２を鉄水遮蔽体
１８内に納めた原子炉本体構造を有する。
このような原子炉本体の周辺には、圧力管１４に冷却材
を供給する入口管２０、圧力管１４内で沸騰した冷却材
（蒸気−水の２相流体）を蒸気ドラム２２に導く上昇管
２５、蒸気と水を分離する蒸気ドラム２２、分離した水
を再循環させる再循環ポンプ２４、配管２６、下部へラ
ダー２８等が配置されている。
カランドリアタンク１２と鉄水遮蔽体１８との陰間には
低温低圧の軽水を流し冷却する。圧力管１４内を流れる
高温高圧の冷却材（軽水）はこれとは別系統になってお
り、冷却材は再循環ポンプ２４により下部ヘッダー２８
−入口管２〇−圧力管１４−上昇管２５→蒸気ドラム２
２−下降管２６−再循環ポンプ２４−下部ヘッダ−２８
の順で再循環する。また減速材である重水は上記２つの
系統とは別になっており、低温低圧の重水がカランドリ
アタンク１２内を流れ冷却している。
［発明が解決しようとする問題点） このような圧力管型原子炉は、重水炉で中性子経済が良
いこと、プルトニウム利用特性が優れていること、運転
中に燃料交換が可能であること等の利点を存する。
しかし前記のように、鉄水遮蔽体およびその冷却系、多
数の入口管群、上昇管群、蒸気ドラム、ヘッダー等を取
り付けなければならず、構造が複雑化する欠点があった
。またこのためプラントの建設工期が長くなる問題もあ
った。
本発明の目的は、上記のような従来技術の欠点を解消し
、従来の圧力管型原子炉の優れた特性を備え且つ構造を
大幅に簡素化でき、原子炉を収容する格納容器も小型化
でき、プラントの建設工期も大幅に短縮できるような新
しい構造の一体型圧力容器構造の原子炉を提供すること
にある。
［問題点を解決するための手段］ 本発明は減速材を内包したカランドリアタンクと、それ
を貫通するように設けられ内部に燃料集合体が装荷され
る多数の冷却材流通チャンネルを備え、減速材と冷却材
を分離した構造の原子炉である。
そして上記のような目的を達成するため本発明では、カ
ランドリアタンクの外側を取り囲み間に冷却材が入る圧
力容器と、前記冷却材流通チャンネルを通して圧力容器
内の冷却材を循環させる再循環ポンプと、前記圧力容器
に組み込まれ流通チャンネルを通る冷却材を蒸気と水に
分離する気水分離器とを備えた一体型圧力容器構造をな
している。
［作用］ 本発明では燃料集合体はカランドリアタンクの冷却材流
通チャンネル中に装荷されており、そこを通る冷却材に
よって冷却される。他方、冷却材は燃料集合体によって
加熱され炉内で沸騰して蒸気と水の２相流となり、気水
分離器によって分離される。そして蒸気は圧力容器外部
のタービン系へ供給され、水は圧力容器内に放出される
。タービン系で使用された蒸気は水となり再び圧力容器
内に戻される。圧力容器内の冷却水は再循環ポンプによ
り駆動され、流通チャンネルを通るように循環する。
このように本発明では気水分離器が圧力容器内に組み込
まれており、従来技術のように複雑な多数の上昇管や下
降管、ヘッダー等は不要となる。
〔実施例］ 第１図は本発明に係る一体型圧力容器構造の原子炉の一
実施例を示す概念図である。この原子炉は、減速材（重
水）３０を内包したカランドリアタンク３２と、それを
縦貫するように設けられ内部に燃料集合体３４が装荷さ
れる多数の冷却材流通チャンネルを備え、減速材と冷却
材を分離した基本構造、を有する。冷却材流通チャンネ
ルは、従来同様、例えばカランドリア管の内部に圧力管
３６を挿通した構造であってよい。
圧力容器３２の上部はパンフル板３８で覆われ、その上
方に気水分離器４０が取り付けられている。圧力管３６
の上端はバッフル板３８とカランドリアタンク３２の上
板との間の領域で開口している。
このようなカランドリアタンク３２およびその付随物全
体が圧力容器４２で取り囲まれている。そして圧力容器
４２の内部には前記気水分離器４０の上端レベルよりも
やや低い位置まで冷却材（軽水）４４が入れられている
。圧力管下部の冷却材と接する位置には開口部４６が形
成され、圧力容器４２内の冷却材が圧力管３６内に自由
に流通できるように構成される。
更に本実施例では圧力容器４２の内部に再循環ポンプ４
８が設けられ、駆動モータ５０により上方の冷却材を下
方へ駆動できるようになっている。なお符号５２は制御
棒駆動装置を示す。
このように構成した原子炉の動作は次の如くである。冷
却材は実線矢印で示すように、圧力容器４２の下部から
流入口４６を通って各圧力管３６に入る。圧力管３６を
通る冷却材は燃料集合体３４により加熱され、蒸気−水
の２相流となって上昇する。そしてバッフル板３８から
気水分離器４０に達し、蒸気と水に分離される。
破線矢印で示すように、分離された蒸気は主蒸気管５４
を通って圧力容器４２から出てタービン系に送られる。
タービン系で使用された蒸気は水となり、給水戻り管５
６を通って圧力容器４２内へ戻される。
他方、気水分離器４０によって分離された水は給水と混
合し、再循環ポンプ４８で昇圧されてカランドリアタン
ク３２と圧力容器４２の隙間を流下し、圧力容器４２の
下部に戻る。このような経路で冷却材は循環する。
またカランドリアタンク３２内の減速材は、図示されて
いないがカランドリアタンク３２から出て外部の熱交換
器で冷却され（給水によって熱回収される）、その後再
びカランドリアタンク３２に戻る。減速材の圧力はカバ
ーガス（例えばヘリウムガス）の圧力を調整して原子炉
冷却材の圧力と同等に保つ。
このようにして本発明の原子炉では燃料集合体から生じ
る熱エネルギーを蒸気にして外部に取り出しタービンを
駆動する。
この実施例では圧力管３６の下端は圧力容器４２を貫通
するように延設されており、燃料交換用ノズル５８が形
成されている。このような構成にすると原子炉の燃料交
換を原子炉下方の燃料交換用ノズルから運転中に行うこ
とが可能となる。
なお第１図において、制御棒は固体制御棒を採用し原子
炉上部から出し入れするように構成しているが、液体ポ
イズン制御管等を用いることも可能である。また運転中
に燃料を交換する必要がない場合には、圧力管の下端に
燃料交換用ノズルを設置せず圧力容器の上部蓋を外して
行ってもよい。前記の実施例ではカランドリアタンクの
上部にバッフル板を設置しているが、圧力管毎に、その
上方に気水分離器を、設ける構成にすればバッフル板は
設置しなくてもよい。
再循環ポンプは圧力容器内に設けているが、再循環ポン
プを圧力容器外側に設置し、冷却材を導く通路を設けて
もよい。
さて第２図は本発明に係る原子炉の一例を示す詳細説明
図である。基本的な構成は前記第１図の場合と同様であ
るから、説明を簡略化するため対応する部分には同一符
号を付し、それらについての説明は省略する。この実施
例では圧力容器４２の内部上方にドライヤー６０が設け
られ、気水分離器４０で生じた蒸気を乾燥して主蒸気管
５４に導くように構成されている。また再循環ポンプ６
２は圧力容器４２の外側部に取り付けられ、圧力容器壁
を貫通する流路によって冷却材を循環できるようになっ
ている。なおりランドリアタンク３２の内部は、実際に
は従来技術と同様、防振板６４や重水分配板６６等が設
けられる。
［発明の効果］ 本発明は上記のように基本的にはカランドリアタンクを
用いて減速材と冷却材とを分離した構造だから、従来の
圧力管型原子炉と同様であり、その優れた特性をそのま
ま承継している。
その上、本発明ではカランドリアタンクの外側を圧力容
器で取り囲み、その内部に冷却材を入れ再循環ポンプで
循環させ、気水分離器を圧力容器内に組み込み、得られ
る蒸気を圧力容器外部に導くように構成したから、従来
の圧力管型原子炉で必要であった鉄水遮蔽体およびその
冷却系や多数の入口管群、上昇管群、蒸気ドラム、ヘッ
ダー等の各種配管や機器が不要となり、構造が著しく簡
素化され原子炉を収容する格納容器も、小型化できる優
れた効果が生じる。また本発明では前記のように複雑な
配管がなくなることと、圧力管は工場でカランドリアタ
ンクに取り付は現地でカランドリアタンクごと一体で圧
力容器に吊り込んで組み立てることが可能となるため、
プラントの建設工期を大幅に短縮できる効果もある。
更に重水中の発熱（炉出力の約５％）を給水で熱回収ま
たは冷却材へ伝熱できるから、それによってプラントの
熱効率を高めることができる。圧力管には冷却材と減速
材の差圧のみが加わり運転中の応力は小さくなるし、仮
に破損事故が生じても冷却材と減速材の圧力が均圧する
から、圧力管に対する設計条件が緩和される利点もある
。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る一体型圧力容器構造の原子炉の一
実施例を示す概念図、第２図は本発明の他の実施例を示
す詳細説明図、第３図は従来技術の一例を示す説明図で
ある。 ３０・・・減速材、３２・・・カランドリアタンク、３
４・・・燃料集合体、３６・・・圧力管、３８・・・パ
ンフル板、４０・・・気水分離器、４２・・・圧力容器
、４８・・・再循環ポンプ。 特許出願人　動力炉・核燃料開発事業団代　　理　　人
　　　　　茂　　見　　　　　穣第１図 第２図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. １、減速材を内包したカランドリアタンクと、それを貫
    通するよう設けられ内部に燃料集合体が装荷される多数
    の冷却材流通チャンネルを備え、減速材と冷却材を分離
    した原子炉において、前記カランドリアタンクの外側を
    取り囲み間に冷却材が入れられる圧力容器と、前記冷却
    材流通チャンネルを通して前記圧力容器内の冷却材を循
    環させる再循環ポンプと、前記圧力容器内で流通チャン
    ネルを通る冷却材を蒸気と水に分離する気水分離器とを
    具備していることを特徴とする一体型圧力容器構造の原
    子炉。
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