JPH01245193A - タンク型高速増殖炉 - Google Patents

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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明はタンク型高速増殖炉に係わり、特に中間熱交換
器の胴側流路に切欠流路付きバッフル板を設けたタンク
型高速増殖炉に関する。

（従来の技術） タンク型高速増殖炉は、一般に、一次および二次冷却材
として液体金属ナトリウムを使用し、炉心部で加熱れさ
れた一次ナトリウムを原子炉容器内に設置した中間熱交
換器二環いて二次ナトリウムと熱交換させ、冷却された
一次ナトリウムを再び炉心部へ送り込むようにしている
。

第７図は胴側一次冷却材タイブの従来の中間熱交換器を
備えたタンク型高速増殖炉の概略構成を示すもので、一
次ナトリウムを収容した原子炉容器１の内部は隔壁２に
より上部プレナム３と下部プレナム４に仕切られており
、この隔壁２の中央部には炉心燃料集合体５、ブランケ
ット燃料集合体６および反射体７からなる炉心部８が設
置されている。

ルーフスラブ９には炉心上部機構１０と中間熱交換器１
１とが搭載されている。循環ポンプ１２はルーフスラブ
上のモータ１３によって駆動される。また、循環ポンプ
１２の吐出側は入口配管１４を介して高圧プレナム１５
に連結されている。

中間熱交換器１１はシュラウド２０と、その中心部に配
置した二次ナトリウム入口管２１と、二次ナトリウム出
口管２２と、これらの二次ナトリウム入口管２１とシュ
ラウド２０の間に形成された熱交換器室に介挿した多数
本の伝熱管２３と、これらの伝熱管２３を支持する上部
管板２４および下部管板２５とを備えている。また、シ
ュラウド２０には、隔壁２よりも上方位置に、一次ナト
リウムを吸込むための流入孔２６が設けられ、また隔壁
２よりも下方位置には、一次ナトリウムを下部プレナム
４に送り出す流出孔２７が設けられている。シュラウド
２０と二次ナトリウム入口管２１との間には、伝熱管２
３を貫通させるようにして、ディスク型バッフル板３０
とドーナツ型バッフル板３１が交互に配置されている。

このような構成のタンク型高速増殖炉においては、上部
プレナム３内の一次ナトリウムは流入孔２６を通って中
間熱交換器１１のシュラウド２０内に流入し、伝熱管２
３の外側（胴側）をドーナツ型バッフル板３１とディス
ク型バッフル板３０によりジグザグ状に下降し、流出孔
２７を経て下部プレナム４内に流入する。

下部プレナム４内に流入した一次ナトリウムは駆動モー
タ１３によって駆動される循環ポンプ１２により入口配
管１４に送込まれ、さらに高圧プレナム１５を経て炉心
燃料集合体６の中を上昇しつつ加熱される。加熱された
一次ナトリウムは炉心上部機構１０の下端に衝突し、流
れを放射方向に変え、再び流入孔２６を通って中間熱交
換器内１１に入る。

一方、二次ナトリウムは入口管２１内を下部管板２５の
方に向かって流れ、シュラウド２０の下端で１８０度流
れの向きを変え、伝熱管２３内を上昇しつつ胴側から一
次ナトリウムの熱を奪い、二次ナトリウム出口管２２を
流れて二次系熱交換器（図示せず）に導かれる。

以上説明したように、従来のタンク型高速増殖炉の中間
熱交換器においては、胴側流水をジグザグ状の流れにす
るためにディスクアンドドーナツ型バッフル板を交互に
設置しである。第８図はその詳細を示し、また第９図は
ドーナツ型バッフル板３１を、第１０図はディスク型バ
ッフル板３０をそれぞれ示す。

流入孔２６はシュラウド２０の周方向に複数個設けられ
ており、流入孔２６から流入した一次ナトリウムはまず
ドーナツ型バッフル板３１があるため、センターの開孔
部３１ａを通り、その下段のディスク型バッフル板３０
のために外側向きの流れとなり、周辺の開孔部３０ａを
通って下降する。

（発明が解決しようとする課題） ところで、高速増殖炉の場合、１基の中間熱交換器１１
には通常、８０００〜７０００本の伝熱管２３が組込ま
れているため、伝熱管群を横切る流動抵抗が大きく、デ
ィスク型バッフル板３０とドーナツ型バッフル板３１を
設けても、冷却材を伝熱管２３の最外側から最内側まで
ジグザグフローで流すことは難しく、第８図のように、
一次ナトリウムはショートサーキットを流れることにな
る。そのため、ディスク型バッフル板３０の外側にはよ
どみ域３２ができ、またドーナツ型バッフル板３１の内
側（二次ナトリウム入口管２１の周囲）によどみ域３２
ができる。

このようによどみ域３２ができると、それに覆われた伝
熱管２３では有効な熱交換を行なえず、熱効率が低下す
る。またよどみ域３２に覆われた伝熱管と有効流路（よ
どみ域に含まれない部分）に存在する伝熱管とでは熱交
換量が異なるため、伝熱管相互の温度が異なることにな
り、伸縮量が異なるため、伝熱管２３が、その軸方向に
座屈する恐れもある。

本発明は上記の問題点を解決するためになされたもので
、中間熱交換器の胴側のよどみ域を極力小さくし、有効
伝熱面積を広くすることにより中間熱交換器の熱交換効
率を向上させ、また、伝熱管相互の径方向、周方向の温
度分布を均一にすることにより、伝熱管の座屈を防止し
、中間熱交換器の構造健全性を向上させることを目的と
するものである。

［発明の構成コ （課題を解決するための手段） 本発明に係わるタンク型高速増殖炉は、その中間熱交換
器の胴側ナトリウム流路に、切欠流路付きバッフル板を
、その切欠流路が間隔をおいて交互になるように配設し
たことを特徴とする。

（作用） 本発明においては、切欠流路を設けたバッフル板が間隔
をおいて交互に配設されているため、１つの切欠流路を
通過した胴側ナトリウムがその下の段の切欠流路に到達
するまでに裏・表の伝熱管群を横切って流れるクロスフ
ローが完全に発達するため、よどみ域がなくなり、伝熱
管の全てが有効伝熱面積として使われるため、中間熱交
換器の熱効率を向上させることができる。また、よどみ
域を作らず、伝熱管の熱交換量が相互の伝熱管で均一に
できることから、伝熱管相互の温度分布も均一になり伝
熱管の座屈防止ができ、中間熱交換器の構造健全性に優
れたタンク型高速増殖炉を提供することができる。

（実施例） 次に、第１図ないし第６図を参照しながら本発明の詳細
な説明する。なお、これらの図において、第７図におけ
ると同一部分には同一符号を付し、詳細な説明は省略す
る。

第１図は本発明のタンク型高速増殖炉において使用され
る中間熱交換器の概略図である。

第１図において、中間熱交換器１１は隔壁２を貫通し、
原子炉内に配設されている。中間熱交換器１１の本体胴
を形成するシュラウド２０内には上・下に上部管板２４
と下部管板２５とが配設され、それらの間には多数本の
伝熱管２３が配設されている。伝熱管２３の外側には一
次冷却材が流れ、また伝熱管２３内には二次冷却材が流
れて一次側の熱を二次側へ伝熱している。

シュラウド２０には、上部管板２４より下部に流入孔２
６が周方向に複数個開孔しており、一次冷却材が流入す
る。伝熱管２３の各部に冷却材が充分流れることが有効
伝熱面積を大きくすることになる。このため、本発明に
おいては、切欠流路３３ａを設けた切欠流路付バッフル
板３３を一次冷却材の流路に複数枚配設しである。

一次冷却材は流入孔２６からシュラウド２ｏ内に流入し
、バッフル板３３の切欠流路３３ａを通って下段に流れ
る。そこでは一次冷却材は、第２図に示すように、二次
冷却材入口管２１の周囲を両側に分れて流れ、上段のバ
ッフル板３３の切欠流路３３ａから１８０度の位置に設
けられた切欠流路３３ａに向かう。更に、切欠流路３３
ａを下降して再び両側に分れる流れを繰返し、下部管板
２５の上面で複数個の流出孔２７から下部プレナムへ流
出する。

上記構成の中間熱交換器１１を有するタンク型高速増殖
炉においては、一次冷却材が中間熱交換器１１の入口孔
２６を通り、伝熱管２３群を横切る流れになって切欠流
路３３ａへ流れ込み、その下段の１８０度の位置にある
切欠流路３３ａに向かうため、完全なりロスフロー（伝
熱管２３群を横切る流れ）となり、ショートサットやよ
どみ部ができず、有効伝熱面積を大きくとることができ
る。

従って、中間熱交換器としての熱交換性能が向上し、し
かもよどみ部ができないため、伝熱管相互の温度分布が
均一となり、伝熱管の座屈が防止でき、中間熱交換器の
健全性を向上させることができる。

なお、以上の説明では、伝熱管外を一次冷却材流路とす
る例につき述べたが、伝熱管外を二次冷却材流路とした
場合でも全く同様に切欠流路付きバッフル板を使用でき
ることはいうまでもない。

第３図は本発明の他の実施例を示すもので、第１図に示
す実施例とは、流入孔２６と一番目の切欠流路付きバッ
フル板３３の間に多数個の整流孔３４ａを透設した上部
整流板３４を設け、流出孔２７の直上に多数個の整流孔
３５ａを透設した下部整流板３５を設けた点が基本的に
相違する。この実施例では、周方向に複数個開孔された
流入孔２６から流入する一次冷却材は整流孔３４ａによ
って均一な流れに整流される。流出孔２７の周方向にお
いても下部整流板３５により流出冷却材は均−に配分さ
れる。

従って、最初の切欠流路３３ａとその位置に近い流入孔
２６の間のショートサーキットな流れは防止され、周方
向に流れるので、均一な流入量が得られる。

第４図は上部整流板３４の整流孔３４ａを示す図である
。これらの整流孔３４ａは全て同一の開孔面積でなくて
もよい。このように整流孔３７により周方向の開孔面積
率を変えることによって、流入孔２６からの冷却材流入
量を均一にすることができる。

第５図は本発明の他の実施例を示すもので、切欠流路付
きバッフル板３３の切欠流路３３ａに偏向板３６を設け
て冷却材を一方向に螺旋状に流れさせようとするもので
ある。

第６図は、本発明の更に他の実施例を示すもので、小判
形中間熱交換器において小判形バッフル板４０の長手方
向に切欠流路４０ａを設けたものである。小判形バッフ
ル板においては、従来のディスクアンドドーナツ形バッ
フル板では短径方向のみ冷却材の流れがよく、長径方向
のクロスフローはあまり期待できず、有効伝熱面積が大
きくとれないが、この実施例では長手方向のクロスフロ
ーが完全に発達するため、有効伝熱面積が大きくなり、
小判形中間熱交換器の熱交換性能を向上させることがで
きる。

以上、いずれの実施例においてもバッフル板の周方向の
一部に切欠流路を設け、各段のバッフル板で、切欠流路
が交互に位置するようにバッフル板を配置することによ
り、伝熱管外側の流れには伝熱管群を横切るクロスフロ
ーが発達する。従って、有効伝熱面積が大きくなって伝
熱効率が向上し、しかもショートサーキットによるよど
み部の発生も防止でき、伝熱管の座屈も防止でき、中間
熱交換器の健全性を向上させることができる。

なお、以上示した実施例は互いに組合わせて用いること
によってさらに効果を増大させることができ、これらの
組合わせによるタンク型高速増殖炉も本発明の実施例で
ある。

［発明の効果］ 上述したように、本発明に係るタンク型高速増殖炉にお
いては、その中間熱交換器の伝熱管の外側の冷却材の流
れをクロスフローとすることができるため、有効伝熱面
積を大きくとれ、熱交換性能を向上させることができ、
しかも伝熱管部によどみ等ができないため、伝熱管相互
の熱交換量が等しく、径方向および周方向に温度分布が
均一となる。このため、伝熱管の座屈を防止でき、健全
性の高い中間熱交換器を有するタンク型高速増殖炉を提
供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明のタンク型高速増殖炉における中間熱交
換器の実施例を示す縦断斜視図、第２図は第１図におけ
る切欠流路付きバッフル板の説明図、第３図は本発明の
他の実施例を示す縦断斜視図、第４図は第３図における
切欠流路付きバッフル板の説明図、第５図と第６図はそ
れぞれ本発明における切欠流路付きバッフル板の他の実
施例を示す斜視図、第７図は従来のタンク型高速増殖炉
の概略構造を示す縦断面図、第８図、第９図および第１
０図はそれぞれ第７図の中間熱交換器における冷却材の
流れを示す説明図である。 １・・・・・・・・・原子炉容器 ２・・・・・・・・・隔壁 ３・・・・・・・・・上部プレナム ４・・・・・・・・・下部プレナム ５・・：・・・・・・炉心燃料集合体 ６′・・・・・・・・・ブランケット燃料集合体７・・
・・・・・・・反射体 ８・・・・・・・・・炉心部 ９・・・・・・・・・ルーフスラブ １０・・・・・・・・・炉心上部機構 １１・・・・・・・・・中間熱交換器 １２・・・・・・・・・循環ポンプ １３・・・・・・・・・駆動モータ １４・・・・・・・・・入口配管 １５・・・・・・・・・高圧プレナム ２０・・・・・・・・・シュラウド ２１・・・・・・・・・二次ナトリウム入口管２２・・
・・・・・・・二次ナトリウム出口管２３・・・・・・
・・・伝熱管 ２４・・・・・・・・・上部管板 ２５・・・・・・・・・下部管板 ２６・・・・・・・・・流入孔 ２７・・・・・・・・・流出孔 ３０・・・・・・・・・ディスク型バッフル板３１・・
・・・・・・・ドーナツ型バッフル板３２・・・・・・
・・・よどみ域 ３３・・・・・・・・・切欠流路付きバッフル板３３　
ａ　ｓ　４０　ａ・・・切欠流路３４・・・・・・・・
・上部整流板 ３４ａ・・・・・・整流孔 ３５・・・・・・・・・下部整流板 ３６・・・・・・・・・偏向板 ４０・・・・・・・・・小判型バッフル板代理人　弁理
士　則　近　憲　佑 同　　　　第子丸　　健 第５工 第６− 第７［］

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）炉心部および一次冷却材を収容した原子炉容器内
   を隔壁で上部プレナムと下部プレナムに仕切り、上記隔
   壁を貫通して原子炉容器内に一次冷却材と二次冷却材と
   を熱交換させる中間熱交換器を配設するとともに、一次
   冷却材を循環させる循環ポンプを配設したタンク型の高
   速増殖炉において、前記中間熱交換器の胴側流路に、切
   欠流路付きのバッフル板の複数枚を、それらの切欠流路
   が中間熱交換器の周方向に交互にずれて位置するように
   配設したことを特徴とするタンク型高速増殖炉。