JPH0326795B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は高速増殖炉（以下FBRと略称）に係
り、特に建設費を低減するのに好適な二重タンク
型FBRに関するものである。

〔発明の背景〕

従来のタンク型FBRは、炉心を直接冷却する
１次冷却系設備を炉心と一緒に原子炉容器内に収
納し、原子炉容器内で１次冷却材であるナトリウ
ムが循環する構成としてあり、炉心からの熱は、
原子炉容器内の中間熱交換器を介して２次冷却系
に伝えられ、２次冷却系配管を通つて格納容器外
の蒸気発生器設備、さらにはタービン発電機設備
へ伝えられるようにしてあつた。

第１図は従来のタンク型FBRの系統構成図で
ある。１は原子炉容器、２はルーフスラブ、３は
炉心で、原子炉容器１内の１次冷却系循環ポンプ
４により循環されるナトリウムは、炉心３を冷却
後、中間熱交換器８に入り、２次冷却材１２に熱
を伝える。そして、２次冷却系循環ポンプ１３に
より循環される２次冷却材１２であるナトリウム
は、この熱をホツトレグ配管１４を通つて蒸気発
生器１５へ輸送し、蒸気発生器１５にて熱交換す
る。ここで発生した蒸気は、主蒸気管３８を通つ
てタービン４０へ流入する。４１は戻り管であ
る。

このようなタンク型FBRの原子炉容器１内の
構成は、第２図に示す平面図、第３図に示す正面
図のようになつている。すなわち、原子炉容器１
とルーフスラブ２とにより構成される密封容器内
に、炉心３の核反応により放射化された冷却材、
冷却材を強制循環させる１次冷却系循環ポンプ４
および放射化された冷却材と２次冷却系冷却材と
の熱交換を行う中間熱交換器８が設けてある。

コールドプール５の低温冷却材は、ルーフスラ
ブ２より吊り下げられた循環ポンプ４に吸い込ま
れ、加圧されて高圧プレナム６内に導びかれる。
その後、炉心３を通り、高温となつてホツトプー
ル７に至り、ルーフスラブ２より吊り下げられた
中間熱交換器８のホツトプール内開口９より中間
熱交換器８内へ導入され、伝熱管を介して第１図
の蒸気発生器１５を循環する２次冷却材１２と熱
交換して低温となつてコールドプール５に戻る。

原子炉容器１の外側には安全容器１０が設置さ
れており、原子炉容器１は、振れ止めを介して安
全容器１０により水平防振されている。

このような構成のタンク型FBRにおいては、
１次冷却材からの熱を輸送する２次冷却系配管を
配置上の必要性から長く引き廻すことが余儀なく
され、２次冷却系配管から付属設備建設費が増大
し、また、２次冷却系設備を配置するためのスペ
ースを必要とするという問題がある。

〔発明の目的〕

本発明は上記に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、２次冷却系配管および付属設
備を大幅に縮減することができ、また、２次冷却
材による水平制振効果により原子炉容器の機械的
水平振れ止めを不要とすることができる二重タン
ク型高速増殖炉を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明の特徴は、１次冷却系設備を設けた原子
炉容器の外側に２次冷却系タンクを設け、この２
次冷却系タンク内の上記原子炉容器の外側に２次
冷却系循環ポンプと蒸気発生器を配設し、それら
の外周に２次冷却材であるナトリウムを満たして
上記２次冷却系タンク内の上記原子炉容器の外側
の環状部分を上記２次冷却材の循環流路とした構
成とした点にある。

〔発明の実施例〕

以下本発明を第４図〜第１０図に示した実施例
を用いて詳細に説明する。

第４図は本発明のFBRの一実施例を示す平面
図、第５図は正面図であり、第２図、第３図と同
一部分はおよび同一作用機器は同じ符号で示し、
ここでは説明を省略する。第４図、第５図におい
ては、原子炉容器（１次冷却系タンク）１の外側
に２次冷却系タンク１１を設置してあり、１次冷
却系タンク１と同様ルーフスラブ２より吊り下げ
てある。そして、原子炉容器１と２次冷却系タン
ク１１との間のアニユラス部に２次冷却系循環ポ
ンプ１３と蒸気発生器１５とを配設し、その間に
２次冷却材１２であるナトリウムを満してある。
２次冷却系循環ポンプ１３と蒸気発生器１５と
は、１次系機器と同様にルーフスラブ２より吊り
下げてあり、２次冷却材流路構成上、中間熱交換
器８と同一の基数設けてある。

上記したように、２次冷却系循環ポンプ１３と
蒸気発生器１５とは二重タンクのアニユラス部に
配設してあるが、２次冷却系タンンク１１の直径
をできるだけ小さくし、かつ、アニユラス部空間
を有効に利用するのに適した構造とすることが必
要であり、蒸気発生器１５は、平面的にみてアニ
ユラス部周方向に広がりを持つ形状とするのが好
ましい。そのため、蒸気発生器１５の伝熱管群２
０を囲むシユラウド２１は、原子炉容器１側の面
および２次冷却系タンク１１側の面ともそれぞれ
原子炉容器１、２次冷却系タンク１１との間に狭
いアニユラス部を構成する形状としてある。ま
た、２次冷却系循環ポンプ１３の周囲にも原子炉
容器１の外面と２次冷却系タンク１１の内面のア
ニユラス部空間を仕切るためにポンプ廻りシユラ
ウド２２を設け、蒸気発生器シユラウド２１と原
子炉容器１および２次冷却系タンク１１とで構成
されると同様な狭いアニユラス部を構成するよう
にしてある。また、ポンプ廻りシユラウド２２の
原子炉容器１および２次冷却系タンク１１に面し
た側板は、周方向に突出部を設け、隣接する蒸気
発生器シユラウド２１に重なるようにしてあり、
蒸気発生器シユラウド２１とポンプ廻りシユラウ
ド２２の間の周方向ギヤツプを２次冷却系ナトリ
ウムが半径方向に流れるのを抑制している。

このようなシユラウド部の構成により、原子炉
容器１外面、蒸気発生器１５および２次冷却系循
環ポンプ１３と２次冷却系タンク１１との間には
それぞれ狭いアニユラス空間が全周にわたつて形
成されるが、このアニユラス部の構成と空間内に
充填される２次ナトリウム１２は、水平振動に対
して流体力による制振交果を有するので、原子炉
容器１、蒸気発生器１５および２次冷却系循環ポ
ンプ１３の水平振動を防止し、水平方向の機械的
な振れ止めを不要とする。ただし、これらの水平
振動荷重は、流体（２次ナトリウム）を介して２
次冷却系タンク１１に負荷されるので、２次冷却
系タンク１１を強いものにするか、または、第５
図に示すように振れ止め１７をタンク１１の胴体
外側に設けることが必要となる。

なお、ポンプ廻りシユラウド２２は、ルーフス
ラブ２より吊り下げた固定構造とする。また、２
次冷却系タンク１１は、原子炉容器１の外側に位
置して原子炉容器１を囲んでいるから、従来のタ
ンク型FBRにおける安全容器１０の役割も果し
ている。

２次冷却材ナトリウムの流れとしては、２次冷
却系循環ポンプ１３により２次冷却系タンク１１
内から汲い上げられたナトリウムは、コールドレ
グ配管１６を通つてルーフスラブ２上部まで立ち
上がり、中間熱交換器８の２次側入口ノズルに接
続される。この間の配管は温度差がある機器相互
間を結合することになるので、熱膨張差を吸収す
るため、ベロー伸縮継手１８，１９を用いて接続
してある。中間熱交換器８の２次側に入つたナト
リウムは、中間熱交換器８内で１次側より熱を受
けた後、２次側出口ノズルよりホツトレグ配管１
４を通つて蒸気発生器１５に入る。蒸気発生器１
５内では、伝熱管２０の上部に設けたナトリウム
ヘツダから流出し、整流板２３を通り、伝熱管部
を流下する過程で伝熱管２０内の水、蒸気側に熱
を伝える。この流下したナトリウムは、２次冷却
系タク１１内へ戻り、タンク１１内を通つて再び
２次冷却系循環ポンプ１３に汲い上げられて循環
する。このような構成としてあるから、２次冷却
系タンク１１の壁面に接するナトリウムは、どの
領域でも比較的低温であり、２次冷却系タンク１
１の建全性保持に寄与する。

２次冷却系における高温部は、中間熱交換器８
の２次側出口ノズルから蒸気発生器１５の入口配
管部までと蒸気発生器１５内の伝熱管部廻りのナ
トリウム流路のみに限られる。

第６図は第４図、第５図の２次冷却系循環ポン
プ１３と蒸気発生器１５の詳細を示す正面図で、
同一部分は同じ符号で示してある。蒸気発生器１
５に入つてきた高温ナトリウムは、上蓋を通つた
後、ナトリウム液面下に設けたヘツダから伝熱管
２０の外側のナトリウム流路に流出して、整流板
２３を通り、伝熱管２０内の水蒸気と熱交換して
下部より２次冷却系タンク１１内へ戻る。この蒸
気発生器１５は、シユラウド２１内に収納してあ
り、上蓋から吊り下げられた構成としてあり、必
要な場合は、全体を２次冷却系タンク１１から引
き抜くことができるようにしてある。

蒸気発生器１５への給水は、給水ノズルより上
蓋を貫通して給水ヘツダ２４に入り、各伝熱管２
０に分流後、熱交換し、蒸気となつて蒸気ヘツダ
２５に集合して、上蓋を貫通して蒸気ノズルより
流出する。蒸気発生器シユラウド２１のカバーガ
ス部には穴があけてあり、２次冷却系タンク１１
の上部ガバーガスと連通させてある。また、ガバ
ーガス部上部には、熱遮蔽構造２６が設けてあ
り、蒸気発生部１５の上部および上蓋が高温にな
るのを抑制する構造としてある。

２次冷却系タンク１１内に上記したように各機
器を配設するようにしたことにより、蒸気発生器
１５から循環ポンプ１３への配管が不要となり、
また、他の２次冷却系配管を極めて短かくするこ
とができる。また、上記した二重タンク型構成と
したことにより、従来必要とされていた充填ドレ
ン系やオーバーフロー系統等の付属設備が不要と
なり、２次冷却系カバーガス圧制御系も大幅に簡
素化できる。

また、このように２次冷却系設備の削減および
配置の集中化により、さらには原子炉建設面積、
コンクリート量の大幅な低減化をはかることがで
きる。

そして、設計温度の観点からは、２次冷却系と
して高温設計を必要とするところは、極めて短か
いホツトレグ配管部と蒸気発生器伝熱管部のみに
限定され、設計の容易化をもたらすことができ
る。

また、２次ナトリウムによる制振効果により、
原子炉容器１の水平振れ止め不要とすることが可
能である。

さらに特記すべきことは、このような二重タン
ク型では、２次冷却系と１次冷却系とは原子炉容
器１にて仕切られているから、蒸気発生器１５の
部分に潜在する水漏洩によるナトリウム−水反応
事故の可能性に対して、炉心３および１次冷却系
設備の健全性が保守的に保たれることである。

第７図、第８図はそれぞれ本発明の他の実施例
を示す第４図、第５図に相当する平面図、正面図
で、第４図、第５図と同一部分は同じ符号で示し
てある。第７図においては、ポンプ廻りシユラウ
ド２２を設けてない。この場合は、蒸気発生器シ
ユラウド２１による制振効果のみが期待される。

また、第８図に示すように、２次冷却系タンク
１１に振れ止め１７を設けたほか、原子炉容器
１、蒸気発生器１５および２次冷却系循環ポンプ
１３にそれぞれ機械的振れ止め２７，２８，２９
を設けた。この場合、２次ナトリウム１２による
制振効果に加えて、振れ止め２７〜２９による制
振効果が機待され、水平防振性能をさらに向上す
ることができる。

第９図、第１０図はそれぞれ蒸気発生器１５の
他の実施例を示す構造説明図で、第６図と同一部
分は同じ符号で示してある。第９図においては、
給水ノズルより流入した給水は、給水管３０を通
つて下部に設けた給水ヘツダ２４に入り、伝熱管
２０内を上昇してカバーガス中に設けた蒸気ヘツ
ダ２５に集合して蒸気出口ノズル３１より流出す
るようにしてある。また、ナトリウム側の流路を
構成するために、シユラウド２１の内側にさらに
流路壁３２を設け、また、給水ヘツダ２４、給水
管３０の保護、熱遮蔽のため、熱遮蔽板３３を設
けてある。

また、第１０図においては、蒸気発生器内に厚
肉部材となる給水ヘツダ、蒸気ヘツダを設けない
で、上蓋部に管板を設けた構成としてある。給水
は、給水管板３４にて各伝熱管２０に分岐し、ナ
トリウム流路壁３２の外側を下降し、下部にて反
転して上昇しながら熱交換して蒸気となり、上部
の蒸気管板３５に集合する。この場合、伝熱管２
０はヘアピン形状に配置し、伝熱管支持棒３６に
より吊り金具３７より吊り下げる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、炉心お
よび１次冷却系を蒸気発生器におけるナトリウム
−水反応事故から保守的に守り、しかも、２次冷
却系配管および付属設備を大幅に縮減することが
でき、また、２次ナトリウムによる水平制振効果
により原子炉容器の機械的水平振れ止めを不要と
することができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のタンク型FBRの系統構成図、
第２図、第３図はそれぞれ第１図の原子炉容器内
の構成を示す平面図、正面図、第４図、第５図は
それぞれ本発明の二重タンク型FBRの一実施例
を示す平面図、正面図、第６図は第４図、第５図
の２次冷却系循環ポンプと蒸気発生器の詳細を示
す正面図、第７図、第８図はそれぞれ本発明の他
の実施例を示す第４図、第５図に相当する平面
図、正面図、第９図、第１０図はそれぞれ蒸気発
生器の他の実施例を示す構造説明図である。 １……原子炉容器、３……炉心、４……１次冷
却系循環ポンプ、８……中間熱交換器、１１……
２次冷却系タンク、１２……２次冷却材、１３…
…２次冷却系循環ポンプ、１５……蒸気発生器。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 炉心および１次冷却系設備を原子炉容器内に
   設けたタンク型高速増殖炉において、前記１次冷
   却系設備を設けた原子炉容器の外側に２次冷却系
   タンクを設け、該２次冷却系タンク内の前記原子
   炉容器の外側に２次冷却系循環ポンプと蒸気発生
   器とを配設し、それらの外周に２次冷却材である
   ナトリウムを満たして前記２次冷却系タンク内の
   前記原子炉容器の外側の環状部分を前記２次冷却
   材の循環流路とした構成としてあることを特徴と
   する二重タンク型高速増殖炉。