JPH0131157B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、炉心が原子炉容器内の流体としての
冷却材中に吊下げ支持されてなる原子炉の改良に
関する。

〔発明の技術的背景〕

原子炉、たとえば高速増殖炉は、一般に、冷却
材として液体金属ナトリウムで代表される液体金
属を用い、かつ軽水炉型原子炉に比較して高い温
度で運転される。このような高速増殖炉にあつて
は、原子炉運転開始時や停止時に、原子炉主容
器、炉心機材、配管等が熱応力で損傷されるのを
防止するため、通常、これら構成部材の肉厚を薄
くする方式が採用されている。

ところで、高速増殖炉は大きくわけて、ループ
型とタンク型にわけられる。ループ型の場合に
は、原子炉内で熱せられた冷却材を薄肉の配管
（１次系）を通し、別室にある熱交換器室まで循
環させ、再び原子炉内に戻すという方式をとつて
いる。ところがこのようなループ型の原子炉にあ
つては、原子炉内の冷却材そのものが、配管を通
じて広い範囲にわたり、建屋内に循環するため、
特に、大規模容量の原子炉では、建設コスト及び
安全上からも見直すべき点がある。

そこで、このような問題を解決するために、可
能な限り配管類を無くすようにした原子炉、すな
わち、具体的には一次冷却材と二次冷却材とを熱
交換させる一次熱交換器や冷却材循環ポンプを原
子炉主容器内に設置するようにした、いわゆるタ
ンク型原子炉構造が考えられている。

このタンク型原子炉は、たとえば第１図に示す
ように、原子炉主容器１の図中上方開口部をルー
フスラブ２で閉塞し、内部に炉心３、炉心上部機
構４、一次熱交換器５、冷却材循環ポンプ６およ
び冷却材７を収容して構成されている。

上記ルーフスラブ２には、炉心支持部材８が吊
下げられている。この炉心支持部材８の図中下端
部は、原子炉主容器１の側壁内面中央部に固定さ
れた環状体からなるコニカルサポート９の中心孔
に嵌合されており、上記炉心支持部材８の下端部
が水平方向に移動するのを防止している。炉心３
は、この炉心支持部材８の図中下端部に収容され
ており、炉心上部機構４は、上記炉心支持部材８
の上方に回転自在に設けられた回転プラグ１０に
支持されている。なお、原子炉主容器１は、リン
グガータ１１を介して原子炉室１２に吊下げられ
ており、原子炉主容器１の外側にはこの原子炉主
容器１を覆うように安全容器１３が設けられてい
る。

このようなタンク型原子炉構造を採用すること
によつて、一次熱交換系、冷却材循環系の配管を
削除することができる。

〔背景技術の問題点〕

しかしながら、このようなタンク型原子炉構造
を採用した原子炉であつても次のようなことが予
想される。すなわち、炉心支持部材８は、熱応力
上の面から比較的薄肉に形成され、かつ大型化に
伴なう大きな熱膨張量を吸収するために、ルーフ
スラブ２に支持されて原子炉主容器１内に吊り下
げられた片持梁構造となつている。そして、重量
物である炉心３は炉心支持部材８の下端部で支持
されている。したがつて、外部からの衝撃入力ま
たは振動入力が加わつた場合、原子炉主容器１の
振動や冷却材７の振動と相俟つて、炉心支持部材
８が垂直水平方向に複雑な変形モードを呈し、そ
の変形による局部的応力あるいは、応答加速度の
増大で炉心支持部材８や炉心３の一部が損傷を受
ける可能性がある。

そこで、従来の原子炉は、前述した如く、炉心
支持部材８の下端部をコニカルサポート９によつ
て水平方向に支持する構造となつているが、地震
時等には、原子炉主容器１と炉心３とが互いに連
成し合い、複雑な動きを呈する虞れがある。さら
に、このように炉心部と原子炉主容器１とを支持
部材で機械的に接続する場合には、特に支持部材
の上下方向の熱膨張を吸収するため、炉心支持部
材８の下端部外周と、この下端部外周に嵌合され
たコニカルサポート９とを上下方向に移動可能な
如く接続する必要がある。さらに、地震は、水平
動のみならず、上下動が存在するので、このよう
な構造では、上下方向の拘束がルーフスラブ以外
にないために、炉心支持部材８および炉心３は上
下方向に大きく振動する可能性がある。この時、
炉心支持部材８とコニカルサポート９との間に相
対変位が生じる。

このように、炉心部が水平動と上下動の複雑な
連成挙動を示すと炉全体の健全性に大きな影響を
与えかねない。

〔発明の目的〕

本発明は、このような事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、全体の複雑
化を招くことなしに、地震発生時等における炉心
部の振動が他に与える影響を少なくし、また、振
動を速やかに減衰させることができ、もつて地震
時等における炉全体の健全性の向上を図ることが
できる原子炉を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、冷却材として液体金属を用いるとと
もに炉心部が原子炉容器内の上記冷却材中に吊下
げ支持されてなる原子炉において、上記炉心部の
側壁の外側に上記側壁との間に筒状の流体ギヤツ
プを設けて補助筒体を配設するとともに、上記流
体ギヤツプの両端部位置に流体力学的抵抗体を設
け、前記補助筒体を固定部材で前記原子炉容器に
固定したことを特徴としている。

〔発明の効果〕

本発明によれば、原子炉に振動入力が印加さ
れ、炉心部が原子炉主容器に対して相対運動を起
こした場合、すなわち、原子炉主容器に固定され
た筒体と炉心部との間に相対変位が生じた場合、
流体ギヤツプ内の冷却材が周方向の流動と軸方向
の流動とを生ずる。この場合、流体ギヤツプの両
端部には流体力学的な抵抗体が設けてあるので、
冷却材の軸方向の流動は大きな抵抗を受け、流体
ギヤツプ間により大きな圧力差が発生する。した
がつて炉心部は、この圧力差を相殺する向きの
力、つまり流体反力を受けて、振動の振幅が抑制
される。

また、振動入力によつて発生する炉心部の振動
エネルギーは、上述の如く流体ギヤツプ内を流動
する冷却材の流動摩擦によつて消散される。つま
り、流体ギヤツプの両端部に抵抗体を設けている
ので、ギヤツプ内の冷却材が緩衝材として効果的
に作用し、炉心部の振動を速やかに抑制すること
が可能となる。

これに加え、炉心部の側壁外面は、流体ギヤツ
プ内の冷却材を介して原子炉主容器に連結されて
いるので、炉心部と原子炉主容器とを機械的に結
合させた場合に較べて、比較的ゆるやかな結合関
係にある。したがつて、連成振動によつて予想さ
れる複雑な変形モードの発生を防止することがで
きる。これに加え、本発明によれば、水平方向の
みならず、垂直方向へも効果的な制振作用を呈す
るので、結局、地震時等における炉全体の健全性
を向上させることができる。

また、本発明では、炉心部と補助筒体とが非接
触状態で配置されているので、炉心部の熱変形に
対しても、ギヤツプ分だけの十分な余裕を持つて
いる。しかも、この場合には、炉心部を補助筒体
で覆うという至つて簡単な構成のみで上述の効果
を呈することができる。したがつて、全体の複雑
化を招くようなこともない。

〔発明の実施例〕

以下、第２図を参照し、本発明の一実施例につ
いて説明する。なお、第２図において第１図と同
一部分には同一符号を付し、重複する部分の説明
は省くことにする。

第２図において第１図と異なる点は、炉心支持
部材８の炉心収容部に非接触状態で炉心振れ止め
用の補助筒体１６を外装した点である。すなわ
ち、炉心支持部材８は、たとえば薄肉の有底円筒
体からなり、内部下方に炉心３を設置し得る構造
となつている。補助筒体１６は、この炉心支持部
材８の炉心収容部分の側面を外側から非接触で覆
うように同軸配置され、内面に沿つて筒状の流体
ギヤツプ１７を形成するとともに、円錐状の環状
体からなる支持板１９を介して原子炉主容器１に
支持されている。なお、補助筒体１６には、側面
に孔２０が設けられ、この孔２０に炉心３と循環
ポンプ６とを連通するパイプ２１を非接触で貫通
させるようにしている。

しかして、上記筒状の流体ギヤツプ１７の両端
部には、以下に述べる流体力学的な抵抗体２３お
よび２４が設けられている。すなわち、流体ギヤ
ツプ１７の図中上側に設けられた上部抵抗体２３
は、炉心支持部材８の中間部に突設された鍔部お
よびこの鍔部の中間位置から図中下方へ向けて延
出させた突周壁からなる支持部材側上部抵抗部材
２５と、この抵抗部材２５に所定ギヤツプを介し
て嵌合するように補助筒体１６の図中、上端部を
外側へ延出させ、さらに軸方向に延出させた筒体
側上部抵抗部材２６とで構成されている。一方、
下部抵抗体２４は、炉心支持部材８の図中下部端
縁部を下方に延出させた支持部材側下部抵抗部材
２７と、この抵抗部材２７に所定ギヤツプを介し
て嵌合するように補助筒体１６の図中下端部を径
方向内側に延出させ、さらに軸方向に折り返した
形状の筒体側下部抵抗部材２８とで構成されてい
る。

しかして、このように構成された本実施例に係
る原子炉において、いま水平方向の衝撃入力が加
えられ、原子炉主容器１に対して水平方向の振動
が炉心３に生起されたとする。この場合には、炉
心３を支持する炉心支持部材８の炉心収容部は補
助筒体１６に対して径方向の変位を生じる。これ
によつて、流体ギヤツプ１７では、冷却材の周方
向の流動と軸方向の流動とを生じるが、流体ギヤ
ツプ１７の図中上下端には抵抗体２３および２４
が設けられているので、冷却材の軸方向の流動が
大幅に阻止され、これに起因して、流体ギヤツプ
１７の内部において抵抗体が設置されない場合に
比べ、より大きな圧力差が生ずる。この結果、炉
心３は、この圧力差を相殺する向きの力を受けて
振動の振幅が抑制される。

また、上記原子炉の振動入力によつて生ずる炉
心３の振動エネルギーは流体ギヤツプ内を流動す
る冷却材の流動摩擦、特に抵抗体２３および２４
を通過する流体の流動摩擦などによつて速やかに
吸収される。

一方、炉心３が原子炉主容器１に対して垂直方
向に振動した場合には、流体ギヤツプ１７の冷却
材は主として軸方向に流動する。そして、この場
合には、抵抗体２３および２４によつて水平方向
振動と同様に大きな流動摩擦が生じて、上述と同
様、炉心３の振動は速やかに抑制される。

このように、本実施例によれば、炉心支持部材
８の炉心収容部に流体ギヤツプ１７を介して補助
筒体１６を外装し、炉心支持部材８および補助筒
体１６の一部分に抵抗部材を設けるのみの極めて
簡単な構造であるにも拘らず、炉心３の冷却に使
用される冷却材を緩衝材として有効に利用して、
地震時等における炉心部の振動を抑制することが
でき、しかも、その制振効果はいずれの方向に対
しても非常に高いものとなる。そして、この場合
には、炉心支持部材８と補助筒体１６とは非接触
状態であり、しかも、補助筒体１６を支持する支
持部材１９は環状に形成され、補助筒体１６、支
持板１９および炉心支持部材８の熱膨張による変
形が全て同一の傾向を示すように構成しているの
で、熱膨張による過大な応力が、これらの部材に
作用することもない。したがつて、炉心３はルー
フスラブ２に常に安定支持され、原子炉の安全性
を極めて高いものとすることができる。

また、上記の如く炉心支持部材８と補助筒体１
６とは非接触状態の関係にあるので、炉心部と原
子炉主容器とが直接荷重を受けず、ゆるやかな結
合状態となつている。このため、衝撃入力に起因
した複雑な変形モードの発生を防止することがで
きる。

なお、本発明は、上記実施例に限定されるもの
ではなく、たとえば上部抵抗体２３の形状につい
ては、第３図ａ〜ｄに示すように構成してもよ
い。また、下部抵抗体２４の形状についても、第
４図ａ〜ｄに示す如く構成してもよい。これらに
おいて、第３図ｄおよび第４図ｄに示すような、
多段重ね構造の抵抗体を用いれば、最も効果的な
炉心の制振効果を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のタンク型原子炉を示す概略的な
縦断面図、第２図は本発明の一実施例に係るタン
ク型原子炉を示す概略的な縦断面図、第３図ａ乃
至ｄは上部抵抗体の変形例をそれぞれ示す部分断
面図、第４図ａ乃至ｄは下部抵抗体の変形例をそ
れぞれ示す部分断面図である。 １……原子炉主容器、２……ルーフスラブ、３
……炉心、４……炉心上部機構、５……一次熱交
換器、６……冷却材循環ポンプ、７……冷却材、
８……炉心支持部材、９……コニカルサポート、
１０……回転プラグ、１１……リングガータ、１
２……原子炉室、１３……安全容器、１６……補
助筒体、１７……流体ギヤツプ、１９……支持
板、２３……上部抵抗体、２４……下部抵抗体、
２５……支持部材側上部抵抗部材、２６……筒体
側上部抵抗部材、２７……支持部材側下部抵抗部
材、２８……筒体側下部抵抗部材。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 原子炉容器内の液体冷却材中に吊下げられた
   炉心支持部材の下部に炉心を収容してなる原子炉
   において、上記炉心支持部材の下部外周面の外側
   に上記下部外周面との間に筒状の流体ギヤツプを
   設けて配設された補助筒体と、この補助筒体を前
   記原子炉容器に固定する部材と、前記炉心支持部
   材と前記補助筒体との間で前記流体ギヤツプの両
   端部位置に設けられた流体力学的抵抗体とを具備
   してなることを特徴とする原子炉。