JPH03239995A

JPH03239995A - タンク型高速増殖炉

Info

Publication number: JPH03239995A
Application number: JP2036207A
Authority: JP
Inventors: Haruko Fujine; 藤根　治子
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-02-19
Filing date: 1990-02-19
Publication date: 1991-10-25

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）本発明は中間熱交換器と主循環ポンプを内蔵したタンク
型高速増殖炉に係り、とりわけ、原子炉主容器の液面近
傍に発生する熱応力を低減し耐震性を向上することがで
きるように構成したタンク型高速増殖炉に関する。

（従来の技術）第８図に従来のタンク型高速増殖炉の概略構成を示す。

有底円筒状の主容器１の内部には核反応によって熱エネ
ルギを発生させる炉心２が設けられている。主容器１の
内部には一次冷却材としてたとえば液体ナトリウムの液
体金属３を循環させる複数の主循環ポンプ４、−次冷却
材から二次冷却材としてた・とえば液体ナトリウムの液
体金属（図示せず）へ熱エネルギを伝達する複数の中間
熱交換器５等からなる一次冷却系設備が収容されている
。

炉心２の下部には炉心入口プレナム部６が設けられ、炉
心２及び炉心入口プレナム部６は主容器１内の底部に設
けられた炉心支持体７に支持されている。炉心２の上方
には炉心上部機構８が配設されている。

主容器１の内部には隔壁９か配置され、この隔壁９によ
って主容器１内の空間が上方のホットプール１０と下方
のコールドプール１１とに区画されている。

複数の主循環ポンプ４および複数の中間熱交換器５はい
ずれも主容器１内に周方向等間隔に配置されている。各
主循環ポンプ４の下端には炉内配管１２が接続され、こ
の炉内配管１２の下端部はコールドプール１１内から炉
心入口プレナム部６まで延設されている。各主循環ポン
プ４から炉内配管１２の直線部は薄肉円筒体１３で囲ま
れ、この円筒体１３の下端は隔壁９を貫通してコールド
プール１１内へ導入され、円筒体１３の内部はコールド
プール１１の内部空間に連結されている。

主容器１の外側には万一の冷却材漏洩事故に備えて有底
円筒状の安全容器１４が設けられている。

以上のように構成された高速増殖炉は上部外周に設けら
れた支持部材１５を介して原子炉建屋のキャビティ・ウ
オール１６に支持されている。

主容器１の上部開口は上蓋をなすルーフ・スラブ１７で
閉塞されている。

ルーフ・スラブ１７には冷却層１８が形成され、この冷
却層１８に冷却ガスを循環させることによってルーフ・
スラブ１７の加熱を防止するようにしている。ホットプ
ールＩＯおよびコールドプール１１には一次冷却材とし
てたとえば液体ナトリウムの液体金属３が収容されてい
るが、この液体金属３の液面とルーフ・スラブ１７との
間にはカバーガス２７が充填されている。

次に従来のタンク型高速増殖炉の作用について説明する
。

まず、−次冷却材である液体金属３は炉心２を上方に向
って通過する間に核反応による熱エネルギを受けて高温
となり、ホットプール１０内へ流入する。そして、液体
金属３は中間熱交換器５に上部から流入し、二次冷却材
としての液体金属に熱エネルギを伝達して温度を低下さ
せながらコールドプール１１内へ流下する。一方、コー
ルドプール１１内の液体金属３は主循環ポンプ４により
昇圧され、炉内配管１２を通って炉心入口プレナム部６
へ戻される。なお、中間熱交換器５で加熱された二次冷
却材としての液体金属は主容器１の外部へ導かれ、ター
ビン駆動用蒸気を加熱することになる。

（発明が解決しようとする課題）前述した従来のタンク型高速増殖炉においては主循環ポ
ンプ４と中間熱交換器５がそれぞれ４基炉内に収納され
、隔壁によって炉内の上側と下側がそれぞれホットプー
ル１０とコールドプール１１に区画されている。ホット
プール１０では主容器１に直接５００℃以上の一次系冷
却材である液体金属３が接触する。このため１、ホット
プール１０の液面近傍での一次系冷却材である液体金属
３とカバーガス２７との温度差は大きくなり、熱応力の
増大につながる。また、熱応力緩和のため主容器１の薄
肉化が必要となり、主容器１の耐震性低下につながり、
地震の多い日本ではタンク型高速増殖炉の安全性が低下
する課題がある。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、主
容器の一次冷却材液面近傍の熱応力を低減し、耐震性を
向上させることができるタンク型高速増殖炉を提供する
ことにある。

［発明の構成］本発明は有底筒状の主容器と、この主容器内に収納され
た内部に炉心、炉心上部機構、主循環ポンプ及び中間熱
交換器と、前記主容器の外側を覆って配設された安全容
器とを備えたタンク型高速増殖炉において前記炉心支持
体上に設置する主循環ポンプに電磁ポンプを用い、この
電磁ポンプの上部に一体化した二重円筒形の中間熱交換
器を前記炉心を取り囲むようにして設置し、前記炉心支
持体から前記主容器の底板を貫通し下方に向けて、原子
炉建屋のベースマット上に載置される炉心構造物支持ス
カートを設けてなることを特徴とする。

（作　用）炉心内部を上昇中に熱エネルギを吸収し高温となった一
次冷却材は中間熱交換器で二次冷却材に熱エネルギを伝
達し、低温となった後に主容器に接触する。そのため、
主容器に接触している一次冷却材の液面とカバーガスの
温度が減少し、主容器の一次冷却材液面近傍で発生する
熱応力は低減される。

また、主循環ポンプに一次冷却材である液体金属中に浸
漬して使用できる電磁ポンプを用いることによって主容
器の下部に重量の大きい電磁ポンプを設置できるため、
主容器の低重心化がなされ耐震性の向上および主容器径
の小型化が可能である。

（実施例）図面を参照しながら本発明に係るタンク型高速増殖炉の
実施例について説明する。

第１図は、本発明によるタンク型高速増殖炉の一実施例
を示す図である。

第１図において、有底円筒状の主容器１の内部には核反
応によって熱エネルギを発生させる炉心２が設けられて
いる。主容器１の内部には一次冷却材としての液体金属
３（通常液体ナトリウム）を循環させる二重円筒形また
はトーラス形の電磁ポンプ４ａ、−次冷却材から二次冷
却材としての液体金属（図示せず）（通常液体ナトリウ
ム）への熱エネルギを伝達する二重円筒形の中間熱交換
器５ａ等からなる一次冷却系設備が収容されている。

炉心２および電磁ポンプ４ａは主容器１内の炉心支持体
７上に設置され、前記炉心支持体７から前記主容器１の
底板を貫通し下方に向けて垂設され、原子炉建屋のベー
スマット２１上に載置される炉内構造物支持スカート１
９によって支持される。

炉心２の上方には炉心上部機構８が配設されている。

中間熱交換器５ａの上部はルーフスラブ１７の上面で支
持され、中間熱交換器５ａの下部は電磁ポンプ４ａ上に
接続し固定されている。電磁ポンプ４ａの内側に設けら
れたＮａ吐出口２３は炉心プレナム部６に挿入されてい
る。

第２図は本発明に適用する中間熱交換器５ａと電磁ポン
プ４ａの構造を説明する図である。第２図において、中
間熱交換器５ａは中間熱交換器支持フランジ２２によっ
てルーフスラブ１７に支持される。

電磁ポンプ４ａは電磁ポンプＮａ吸込口２０から吸い込
んだコールドＮａを昇圧して、電磁ポンプＮａ吐出口２
３から炉心入口プレナム部６に流入させる。

第３図および第４図は、本発明に適用する中間熱交換器
５ａの外壁２４の構造を説明するための斜視図である。

第３図は中間熱交換器５ａ内を熱交換すために、−次冷
却材としての液体金属３が通過するための一次系冷却材
通過口２５を格子状に形成した構造となっている。第４
図は外壁２４に前記液体金属３が通過するための一次系
冷却材通過口２５ａを円形状に多数設けた構造となって
いる。

第５図から第７図は本発明に適用する中間熱交換器５ａ
の外壁２４内の二次冷却材配管２６．２６ａ１２６ｂの
形状を説明するための斜視図である。第５図は中間熱交
換器５ａ内の二次冷却材配管２６をＵ字形に形成した配
管を集合体として組み込んだ例を示している。第６図は
中間熱交換器５ａ内の二次冷却材配管２６ａをらせん状
の管で形成した例を示している。

第７図は中間熱交換器５ａ内の二次冷却材配管２６ｂを
蛇行した管で形成し集合体とした例を示している。

次に本実施例の作用について説明する。

−次冷却材である液体金属３は炉心２を上方に向かって
通過する間に熱エネルギを受けて高温となり、ホットプ
ールＩＯ内へ流入する。そして、二重円筒形の中間熱交
換器５ａの内部を通過する間に二次冷却材としての液体
金属に熱エネルギを伝達して温度を低下させながらコー
ルドプール１１内へ流入する。一方、コールドプール１
１内の液体金属３は電磁ポンプＮａ吸込口２０から電磁
ポンプ４ａの内部で昇圧され、炉心入口プレナム部６へ
戻される。

中間熱交換器５ａで加熱された二次冷却材としての液体
金属は主容器１の外部に導かれてタービン駆動用蒸気を
加熱する。

本発明による実施態様はっぎのとおりである。

（１）主循環ポンプに電磁ポンプを用い、その形状を二
重円筒形またはトーラス形として炉心支持体上に設け、
かつ電磁ポンプの上に中間熱交換器を一体的に設けたこ
とを特徴とする。

（２）中間熱交換器の円筒状外壁に一次系冷却材通過口
として格子状または円形状貫通孔を設けたことを特徴と
する。

（３）中間熱交換器内部の二次冷却材配管はＵ字形管、
らせん状管または蛇管の集合体からなることを特徴とす
る。

［発明の効果］本発明によれば原子炉容器に接触するナトリウムの液温
を低く保つことが可能であるため、ナトリウ液面近傍に
おける原子炉容器の軸方向温度勾配の低減、熱応力の低
減に効果的であり、従来の原子炉容器よりも原子炉容器
の板厚を厚くすることが可能なため耐震性が向上する。

また、本発明では主循環ポンプにナトリウムに浸漬して
使用できる電磁ポンプを使用し中間熱交換器と一体化し
たことによって、炉内機器の低重心化が可能であり、炉
内空間を有効に使用できることから原子炉容器径を小さ
くすることが可能でコンパクト化できる。

さらに、炉心支持体から炉内構造物支持スカートを垂設
し、原子炉建屋のベースマット上で支持することによっ
て原子炉容器に加わる炉内機器の荷重を低減することが
可能であり耐震性が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による高速増殖炉の一実施例を示す断面
図、第２図は本発明に適用する中間熱交換器と電磁ポン
プの構造を示す斜視図、第３図および第４図それぞれ本
発明に適用する中間熱交換器外壁の構造を示す斜視図、
第５図から第７図はそれぞれ本発明に適用する中間熱交
換器の二次冷却材配管の形状を示す斜視図、第８図は従
来のタンク型高速増殖炉を示す縦断面図である。１・・・主容器２・・・炉心３・・・液体金属４・・・主循環ポンプ４ａ・・・電磁ポンプ（従来）（本発明）５・・・中間熱交換器　（従来）５ａ・・・中間熱交換器　（本発明）６・・・炉心入口プレナム部７・・・炉心支持体８・・・炉心上部機構９・・・隔壁０・・・ホットプールド・・コールドプール２・・・炉内配管３・・・垂直パイプ４・・・安全容器５・・・支持部材６・・・キャビティ・ウオール７・・・ルーフスラブ８・・・冷却層９・・・炉内構造物支持スカート２０・・・電磁ポンプＮａ吸込口２１・・・ベースマット２２・・・中間熱交換器支持フランジ２３・・・電磁ポンプＮａ吐出口２４・・・中間熱交換器外壁２５・・・−次系冷却材通過口２６・・・中間熱交換器内部二次系配管２７・・・カバ
ーガス（８７３３）代理人　弁理士　猪　股　祥　晃（ほか　
１名）第１圓第固簗回茅川第図第３図

Claims

【特許請求の範囲】

有底筒状の主容器と、この主容器内に収容された炉心、
炉心上部機構、主循環ポンプおよび中間熱交換器と、前
記主容器の外側を覆って配設された安全容器とを備えた
タンク型高速増殖炉において、前記炉心支持体上に設置
する主循環ポンプに電磁ポンプを使用し、この電磁ポン
プの上部に一体化した二重円筒形の中間熱交換器を前記
炉心を取り囲むようにして設置し、前記炉心支持体から
前記主容器の底板を貫通し下方に向けて原子炉建屋のベ
ースマット上に載置される炉内構造物支持スカートを設
けてなることを特徴とするタンク型高速増殖炉。