JPH0138278B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は高速中性子原子炉の主容器と安全容
器との間に形成された環状空所の上方区域を絶縁
する断熱装置に関する。

高速中性子原子炉において、主容器と称する垂
直方向の軸線をもつ円筒形容器内に原子炉炉心が
配設され、前記主容器はこの容器の軸線と合致し
た軸線をもつこれもまた円筒形の安全容器によつ
て二重構造を構成することは公知である。これら
の容器はそれらの上方部を通常はコンクリート製
の水平スラブによつて密閉され、このスラブは同
時に前記両容器を支持する。故に、主および安全
容器の上方端は、スラブ中に埋込まれている。主
容器はまた炉心内の燃料の核分裂反応によつて生
ずるカロリーを引出すことを保証するナトリウム
のような液体金属の適正量を含む。運転中におい
て、主容器の温度は従つて比較的高い。主容器と
安全容器との間に形成された空所は窒素のような
不活性ガスで満たされ、このガスは主容器の外壁
と接触するから比較的高い温度に上昇する。しか
し、スラブへの容器の結合区域は、スラブ下方の
これら区域に延びるこれら容器の部分と同様に、
感熱部位を構成し、該感熱部位ではこれら容器の
機械的性能を不利にする熱勾配を最大可能な程度
まで制限することが好ましく、かつスラブは容器
の懸すい、従つて原子炉の安全性に責任を負担す
るという事実によつて熱勾配を制限する必要があ
る。

故に、主容器と安全容器との間に形成された環
状空所の上方区域を、この中に収容された不活性
ガスがこの環状空所の残余の区域内の温度よりも
はるかに低い温度に維持されるように絶縁する必
要が考えられる。また、特に容器内の溶接部を点
検する目的でこの絶縁区域に比較的容易に接近で
きる断熱装置を設けることも好ましい態様であ
る。容器間の環状空所の上方部分を熱的に絶縁す
る熱絶縁装置は、原子炉運転状態の結果生ずる温
度変化によつて不可避である２つの容器間の軸方
向および横方向の寸法変化に耐えるように設計し
なければならない。またこの装置は主容器壁を通
つて漏洩するかも知れない液体冷却金属のエーロ
ゾルが存在する場合でも、その絶縁能力を維持す
ることが可能でなければならない。最後に、この
熱絶縁装置は、機械的または熱的事故が起つた場
合に、この装置が容器を突き破るようなことが無
いように変形可能でなければならない。

Commisariat l′Energie Atomique名儀
のフランス特許第2289032号において既に上記要
求事項を満足する熱絶縁装置が開示されている。
この装置はスラブの下方に取付けられかつスラブ
および面対する容器壁とで絶縁すべき区域を構成
する下方の一般に円筒形の熱絶縁リングを含むこ
とを特徴とする。このリングは水平面内で環状区
域を横切つて延びかつ引張棒を介してスラブによ
つて支持されている。さらに、上方の熱絶縁リン
グが設けられ該リングは前記下方リング上に載置
された２つの同軸部分に分れ、それぞれの部分に
当接する半径方向に位置する間隔ばね方式によつ
て２つの容器の壁にそれぞれ取付けられている。

このような熱絶縁装置によつて一般には満足で
きる成果が得られた。しかし、上方熱絶縁リング
を構成する同軸部分は或る使用時間後には固着し
たり詰りを生ずることが判明した。間隔ばねの作
用によつて容器に該部分が当接するとき固着する
とばねの効果を失い、容器の温度変化によつて容
器間の環状空所の幅が増大する場合にはこの装置
の密閉効果を失わせる。

この発明の目的は上記したすべての要求事項を
満たしかつ前述の不利点をもたない熱絶縁装置を
提供するにある。さらに詳しくは、この発明はこ
の装置の各側の高温不活性ガスと低温不活性ガス
との間の適正な密閉と、容器の膨張や変形に対し
てさえも困難なく追従し得る伸長および圧縮可撓
性とを保証する熱絶縁装置に関する。

ゆえに、本発明は高速中性子原子炉の主容器と
安全容器を隔離する環状空所の上方区域を絶縁す
る熱絶縁装置であつて、前記２つの容器が共通の
垂直軸線をもちかつ２つの容器を懸吊する役割を
果す水平スラブによつてそれらの上部が密閉さ
れ、前記装置が主容器から隔たりかつ主容器に上
方端を固定した内側熱絶縁邪魔板の下方端に固定
された内側周縁、および安全容器から隔たりかつ
上方端を安全容器に固定した外側熱絶縁邪魔板の
下方端に固定された外側周縁をもつ一般に環状の
下方熱絶縁リングを含み、各熱絶縁邪魔板が容器
の膨張差或は変形を補償するために変形可能であ
る熱絶縁装置である。

この装置において、内側および外側熱絶縁邪魔
板は下方熱絶縁リングと協働してこの熱絶縁装置
の下方に所在する高温不活性ガスを、前記装置の
上方に所在する低温不活性ガスから絶縁すること
を可能にし、同時に該邪魔板は前記密閉効果を損
なう心配を伴わずに容器の膨張および変形に耐え
得る適正な可撓性を有する。

この発明の好適実施例においては、各熱絶縁邪
魔板は基準寸法による覆い板で構成され、この覆
い板間にピン或はボルトのような組み付け手段に
よつて圧縮配設された薄い金属要素で造つた層が
提供され、かつこの覆い板は、特に温度変化によ
る容器の変形を補償し得るように熱絶縁邪魔板の
変形を許す程度に十分な薄さを有している。

下方熱絶縁リングも同様に上方および下方の基
準寸法による覆い板で構成され、覆い板間にピン
等のような組み付け手段によつて圧縮配設された
薄い金属要素で造つた層が提供され、機械的或は
熱的事故などによつて生ずる容器における過度の
変形が発生した場合に、容器の穴あきを避け得る
ように熱絶縁邪魔板の変形を許す程度に十分な薄
さを有している。この場合、熱絶縁リングの周辺
縁は好ましくは２つの支持リングによつて熱絶縁
邪魔板の下端に固定され、前記リングはそれぞれ
直角アングル形断面をもつ基準寸法による要素に
よつて構成され、その一方の側は熱絶縁リングの
下方覆い板の下方に溶接され、他方の側は前記邪
魔板の下方組み付け手段によつて対応する熱絶縁
邪魔板の下端に固定されている。

本発明の１つの実施態様として、各邪魔板の上
端は邪魔板の上方組み付け手段によつて対応する
容器に固定され、前記組み付け手段は容器に溶接
されかつ先端にねじ山部分を有するピンを用いる
ことが好適である。

この発明の他の実施態様によれば、熱絶縁邪魔
板それぞれとそれが固定される容器との間に圧縮
介在される環状熱絶縁シムを有し、これによつて
邪魔板と容器との間に間隔を保つことができる。
同じ理由から、各邪魔板の中央部分はわずかに台
形状をなし、すなわち、各邪魔板とそれが固定さ
れる容器との間の距離はその下方部分が上方部分
より大きい形状とすることができる。

本発明のさらに他の実施態様によれば、下方熱
絶縁リングは把捉手段を有する上方部分に設けら
れた熱絶縁栓によつて通常密閉された観測ポート
を具備することが好ましい。

必ずしもそれに限定するものではない実施例に
ついて図面を参照しつつ、以下にこの発明を詳述
する。

第１図は一体構造型高速中性子原子炉の原子炉
体を極めて説明的に示す。当業者には公知のよう
に、原子炉体は横方向へ下方に設けられた生体保
護手段を構成するコンクリート製容器壁１０を含
む。容器壁１０はコンクリート製スラブ１２によ
つてその上方部分が密閉され、このスラブに主容
器１４および安全容器１６が懸すいされ、安全容
器は主容器の外被を完全に二重に囲つている。主
容器１４および安全容器１６は一般に円筒形状を
有し、かつ容器壁１０の軸線と合致する共通軸線
をもつ。

主容器１４は覆い部材１８によつて原子炉炉心
２０を支持し、炉心内を主容器内に収容されたナ
トリウムのような液体金属が底部から頂部に向つ
て循環する。一体構造型高速中性子原子炉におい
て、原子炉のすべての主回路は、コンクリート製
スラブ１２が或る数のポンプ２２および熱交換器
２４をも支持するようにして主容器１４内に配設
される。この型式の原子炉は公知であり、原子炉
の一般構造およびその種々の構成要素の動作に関
する付加的な資料として多数の既存の出版物（例
えばBulletin d′Informations Scientifiques et
Techniques、1973年６月、182号）を参照するこ
とができる。

前述のように、主容器１４と安全容器１６との
間に構成された環状空所２６は、通常窒素から成
る不活性ガスで満たされる。ほとんどの環状空所
２６内で、窒素は、液体ナトリウムを収容した主
容器１４の外側面と接触することによつて比較的
高い温度に熱せられる。しかし、主容器１４およ
び安全容器１６が冷却されたコンクリート製スラ
ブ１２に取り付けられている場所の極めて近傍で
このような加熱が起こることが望ましくないこと
が判明している。ゆえに環状空所２６の上方部分
２８は、この発明に係る要旨に即つて造られた熱
絶縁装置３０によつてこの空所の残部から熱的に
絶縁される。

この熱絶縁装置３０は２つの容器の共通軸線を
通る平面に沿つてとられた断面で示され、第２図
にこれを拡大尺度で図示する。

第２図は、この熱絶縁装置が本質的に３つの部
分を含むことを示す。すなわち、装置３０は、ま
ず一般に環状形でかつ主容器１４と安全容器１６
との間に形成された環状空所２６内で水平に配設
された下方熱絶縁リング３２を含む。熱絶縁リン
グ３２は、液体ナトリウムが空所２６の上方部分
２８に所在する窒素を加熱しないために、スラブ
１２と接近しかつ液体ナトリウムの液位より高い
位置をとる。熱絶縁リング３２は、内側熱絶縁邪
魔板３４および外側熱絶縁邪魔板３６によつて容
器１４および１６に懸すいされる。この発明によ
れば、これら３つの構成要素の組み付けは、それ
らが環状空所２６の上方部分２８と環状空所の残
余部との間の熱絶縁を保証すると同時に密閉状態
を保持しながら容器１４および１６に生起する膨
張および変形を補償し、かつ前記容器の穴あきの
危険を防止することを保証するように構成され
る。

第２図から明らかなように、熱絶縁リング３２
の直径幅は、容器１４と１６との間の空所２６の
幅よりもかなり小さい。換言すれば、一方におい
てリング３２の内縁と主容器１４との間、および
他方において前記リングの外縁と安全容器１６と
の間に十分大きい隙間を設けることで、これは空
所２６の幅に可成りの変動があることを考慮した
結果である。さらに、リング３２について、熱絶
縁邪魔板３４および３６は可変支持帯材として機
能し、これら帯材は可撓性であり、このため装置
２０が２つの容器の軸方向および横方向の寸法変
動に耐えることができる。

リング３２および邪魔板３４，３６はそれらの
熱絶縁機能を果すため、熱絶縁構造によつて形成
されることが好適で、これらの構造は
Commissariat ａ l′Energie Atomiqueへのフ
ランス特許第2235329号に記載され、かつ特許請
求された高速中性子原子炉におけるスラブの基部
を熱的に保護する構造によることができる。前記
出願において述べるように、この構造は薄いシー
ト材によつて相互に分離された順次に間装された
パネルを形成する積層金属シートを含み、前記パ
ネルと前記シートがピン或はボルトの様な組み付
け手段によつて２つの厚い平行な端板間に保持さ
れた薄い金属要素からなる１つの層を構成してい
る。さらに、この薄い金属部材層は、周囲に存在
する外側大気、特に空所２６内に収容された不活
性ガスからこの構造を適正に絶縁できるように相
互間に狭い空所を構成するため互いに嵌め合うア
ングル部材によつて横方向に境されることが好ま
しい。

リング３２は下方覆い板３８と上方覆い板４０
との間に保持された薄い金属部材から成る層４２
を含み、前記両覆い板はともに水平でかつ基準寸
法の板で、前記層４２は両覆い板間で、下方覆い
板３８に溶接されかつ先端にナツト４８を受ける
ねじ山部を有するピン４６によつて保持される。

同様にして、各邪魔板３４，３６は２つの平行
な覆い板５８，５９および６０，６１それぞれの
間に保持された薄い金属部材の層５０，５２を含
み、前記覆い板は基準寸法のものでかつ軸線が容
器１４および１６の軸線と合致した一般に円筒形
状をもつ。一方において覆い板５８，５９および
層５０により、他方において覆い板６０，６１お
よび層５１により組付けられた組立体邪魔板を容
器１４および１６に固定するピン６４，６５およ
びリング３２の内周縁５４および外周縁５６を邪
魔板３４，３６に固定するスクリユー６６，６７
によつて合体固定され、この固定法に関しては後
述する。ピン或はスタツドのような図示しない組
み付け手段も邪魔板３４および３６の組み付けを
完成するのに用いられる。

特に、第２図からピン６４は溶接によつて主容
器１４の外側面に半径方向に固定され、かつそれ
らの他端にナツト６８と螺合するねじ山を具えて
いる。ピン６４およびこれと組合わされたナツト
６８は主容器１４の外側表面への内側熱絶縁邪魔
板３４の圧接および固定を保証する。環状熱絶縁
シム７０は、邪魔板３４の変形可能性を増し同時
に後述図示するように熱的密閉を改善するため
に、邪魔板３４と主容器１４の外側面との間に配
設されることが好ましい。熱絶縁シム７０の構造
はリング３２と邪魔板３４，３６に関して述べた
ものと匹敵するから、これについての詳細説明は
避ける。シム或は普通のワツシヤ７２がナツト６
８と邪魔板３４との間に配設される。最後に、ナ
ツト６８はスリーブ７４を容器１４に向けて延設
し、シム７２の厚さを加えたその長さは邪魔板３
４およびシム７２の緊締度を制限し得るものとす
る。

外側熱絶縁邪魔板３６は、邪魔板３４を主容器
１４に固定するのと同様にして安全容器１６に固
定されるからその詳細については述べない。た
だ、ピン６５が安全容器１６に半径方向に溶接さ
れかつそのねじ山端部にナツト６９と螺合し、こ
のナツトは同時にシムまたはワツシヤ７３と邪魔
板３６と環状熱絶縁シム７１との締付けを保証す
る。邪魔板３６と熱絶縁シム７１との固定および
圧接の程度はシム７３および容器１６に向けて延
びるスリーブ７５をもつナツト６９によつて制限
することができる。

熱絶縁リング３２の内側周辺５４は支持リング
７６を用いてボルト６６によつて内側熱絶縁邪魔
板３４の下方端に固定され、前記支持リングは基
準寸法材で造られかつ直角アングル形断面をも
ち、該アングルの一方の側はリング３２の下方覆
い板３８の下面に溶接され、かつその他方の側は
ボルト６６によつて邪魔板３４の下方部分に固定
される。

同様にして、熱絶縁リング３２の外周辺５６は
直角アングル形断面の支持リング７７の要素によ
つてボルト６７によつて外側熱絶縁邪魔板３６の
下方部分に固定され、前記アングル材の一方の側
はリング３２の下方覆い板３８の下面に溶接さ
れ、その他方の側はボルト６７によつて邪魔板３
６の下方部分に固定される。

この発明の実施例によれば、各邪魔板３４およ
び３６の覆い板５８，５９および６０，６１は比
較的制限された厚さが与えられる。さらに詳しく
云えば、覆い板５８，５９，６０，６１の厚さは
容器１４および１６の予想される変形および膨張
を考慮して邪魔板３４および３６が変形し得るよ
うに定められる。

同様にして、リング３２の覆い板３８および４
０は、容器１４および１６が過度に変形して邪魔
板３４および３６の下方部分と接触した場合に変
形できるように比較的薄く造られる。よつて容器
が穴あけられる危険をなくすことができる。

邪魔板３４および３６の変形可能性を増すため
に、第２図に示すように、これらの邪魔板は中央
部において僅かに台形をなしている。この形状は
内側熱絶縁邪魔板３４の下方部分が上方部分より
主容器１４から遠ざかるように構成される。その
うえ、たとえ主容器１４から邪魔板３４の上方部
分が離れる距離が熱絶縁シム７０の厚さによつて
恒久的に一定となつても、これは容器１４から邪
魔板３４の下方部分の離れる距離は固定されな
い。邪魔板３４の中央部分の変形により前記距離
に比較的大きい変化が、原子炉の運転中に容器１
４および１６の膨張および変形の結果として起り
得る。

同様に、邪魔板３６の中央部分の僅かな台形形
態は、安全容器１６から邪魔板が離れる距離がそ
の上方部分より下方部分において大きいように形
成される。そのうえ、邪魔板３４については、邪
魔板の上方部分に対する熱絶縁シム７１によつて
容器１６からの邪魔板３６の離反距離が固定され
ても、容器１６からの邪魔板の下方部分の離反距
離は、容器１４および１６の膨張および変形によ
つて要求される場合、邪魔板３６の中央部分の変
形によつて変化し得る。

上記の容器はその各側に存在する高温不活性ガ
スと低温不活性ガスとの間の良好な熱密閉性を保
証すると同時に、伸長および圧縮に対して極めて
大きい可撓性を提供して、容器の破壊的な膨張或
は可能な変形を伴なわずに支持できることが明ら
かである。別の部分間の密閉は固定組み付けピン
およびボルトを緊締して得られるが、この緊定作
業は熱絶縁を構成する薄い金属部材の層にクリー
プ現象を生ぜしめる影響を与える。

安全容器１６から主容器１４を隔離する環状空
所２６に近接できるために、熱絶縁栓８０によつ
て密閉された１個以上の観測ポート７８を第３図
に示すように水平熱絶縁リング３２に設けること
ができる。

ポート７８の周辺は、例えばリング３２の下方
覆い板３８に溶接されたフエルール８２によつて
具体化される。栓８０はリング３２および熱絶縁
邪魔板３４，３６の熱絶縁性に匹敵する熱絶縁構
造をもつことが好適である。ゆえに、ここでその
詳細については述べない。ただ、フエルール８２
と係合するフエルール８４を有する上方覆い板８
６を含むということのみを付言する。さらに、覆
い板８６はフエルール８２の上端と当接する外周
辺８８を有しこれによつてフエルール８２は重力
によつて栓８０を支持する。最後に上方覆い板８
６はその中央部分に持ち上げフツク９０で構成さ
れた把捉手段をもち、該フツクは図示実施例のよ
うに種々の方法で覆い板８６に溶接される。栓８
０の熱絶縁構造の固定は通常の方法で、上方覆い
板８６に溶接された１つ以上のピン９２によつて
実施され、該ピンの下方ねじ山端はナツト９４と
螺合する。第３図の実施例においてピン９２は中
空構造でその中に第２ピン９６が配置され、この
ピンもまた覆い板８６に溶接されその反対側のね
じ山端は第２ナツト９８と螺合するが、板部材１
００はピン９２の下端よりわずか下方に位置づけ
られている。こうすることによつて、もし第１ピ
ン９２が破損しても栓８０の熱絶縁構造を維持で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る熱絶縁装置の配置を示
す高速中性子原子炉の説明断面図、第２図はこの
発明に係る熱絶縁装置の１実施例の拡大尺度断面
図、第３図は熱絶縁栓によつて密閉された観測ポ
ートを有する熱絶縁装置の部分を示す、第２図と
対応する断面図である。 図中の符号、１０……コンクリート容器壁、１
２……スラブ、１４……主容器、１６……安全容
器、１８……覆い部材、２０……炉心、２２……
ポンプ、２４……熱交換器、２６……環状空所、
２８……上方部分、３０……熱絶縁装置、３２…
…下方熱絶縁リング、３４……内側熱絶縁邪魔
板、３６……外側熱絶縁邪魔板、３８……下方覆
い板、４０……上方覆い板、４２……金属部材
層、４６……ピン、４８……ナツト、５０……金
属部材層、５２……金属部材層、５４……内周
縁、５６……外周縁、５８……覆い板、５９……
覆い板、６０……覆い板、６１……覆い板、６４
……ピン、６５……ピン、６６……スクリユ、６
７……スクリユ、６８……ナツト、６９……ナツ
ト、７０……熱絶縁シム、７１……熱絶縁シム、
７２……ワツシヤ、７３……ワツシヤ、７４……
スリーブ、７５……スリーブ、７６……支持リン
グ、７７……支持リング、７８……ポート、８０
……栓、８２……フエルール、８４……フエルー
ル、８６……覆い板、８８……外周縁、９０……
フツク、９２……ピン、９４……ナツト、９６…
…ピン、９８……ナツト、１００……板部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 高速中性子原子炉の主容器と安全容器を隔離
   する環状空所の上方区域を絶縁する熱絶縁装置で
   あつて、前記２つの容器が共通の垂直軸線をもち
   かつ２つの容器を懸吊する役割を果す水平スラブ
   によつてそれらの上部が密閉され、前記装置が、
   主容器から隔たりかつ主容器に上方端を固定した
   内側熱絶縁邪魔板の下方端に固定された内側周
   縁、および安全容器から隔たりかつ上方端を安全
   容器に固定した外側熱絶縁邪魔板の下方端に固定
   された外側周縁をもつ一般に環状の下方熱絶縁リ
   ングを含み、各熱絶縁邪魔板が容器の膨張差或は
   変形を補償するために変形可能である熱絶縁装
   置。 ２ 各熱絶縁邪魔板が基準寸法の覆い板によつて
   構成され、覆い板間に組み付け手段によつて前記
   覆い板間に圧縮された薄い金属部材から成る層が
   配設され、かつ覆い板が、熱絶縁邪魔板の変形を
   許しこれにより容器の膨張差或は変形を補償せし
   める程度に十分に薄く造られた特許請求の範囲第
   １項記載の熱絶縁装置。 ３ 下方絶縁リングが基準寸法の覆い板によつて
   構成され、該覆い板間に組み付け手段によつて圧
   縮された薄い金属部材の層が提供され、かつ覆い
   板が、熱絶縁リングの変形を許しこれにより容器
   の過度の変形時に容器の穴あきを防止せしめるに
   足る程度に十分薄く造られた特許請求の範囲第２
   項記載の熱絶縁装置。 ４ 熱絶縁リングの周辺縁が２つの支持リングに
   よつて熱絶縁邪魔板の下方端に固定され、各支持
   リングが直角アングル形断面の基準寸法の要素に
   よつて構成され、前記アングル形の一方の側が熱
   絶縁リングの下方覆い板の下面に溶接され、かつ
   その他方の側が前記熱絶縁邪魔板の下方組み付け
   手段によつて対応する熱絶縁邪魔板の下方端に固
   定された特許請求の範囲第３項記載の熱絶縁装
   置。 ５ 各邪魔板の上方端が対応する容器に前記容器
   の上方組み付け手段によつて固定される特許請求
   の範囲第２項記載の熱絶縁装置。 ６ 各邪魔板の上方組み付け手段が前記容器に溶
   接されかつ他端でナツトに螺合するピンを含む特
   許請求の範囲第５項記載の熱絶縁装置。 ７ 各邪魔板の中央部分が、各邪魔板とこれが固
   定される容器との間の距離がその下方部分がその
   上方部分よりも大きいようにわずかに台形状をな
   す特許請求の範囲第１項記載の熱絶縁装置。 ８ 環状の熱絶縁シムが各熱絶縁邪魔板と前記邪
   魔板が固定される容器との間に圧縮される特許請
   求の範囲第１項記載の熱絶縁装置。 ９ 下方熱絶縁リングが把捉手段を上方部に具え
   た熱絶縁栓によつて通常は密閉される観測ポート
   を具備する特許請求の範囲第１項記載の熱絶縁装
   置。