JPH03274489A - ペブルベッド型高温ガス炉 - Google Patents

ペブルベッド型高温ガス炉

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JPH03274489A
JPH03274489A JP2076201A JP7620190A JPH03274489A JP H03274489 A JPH03274489 A JP H03274489A JP 2076201 A JP2076201 A JP 2076201A JP 7620190 A JP7620190 A JP 7620190A JP H03274489 A JPH03274489 A JP H03274489A
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Masao Yamada
正夫 山田
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    • G21NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
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    • G21C1/04Thermal reactors ; Epithermal reactors
    • G21C1/06Heterogeneous reactors, i.e. in which fuel and moderator are separated
    • G21C1/07Pebble-bed reactors; Reactors with granular fuel
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、ペブルベッド型高温ガス炉の構成に関する。
(従来の技術〕 頭記したペブルベッド型高温ガス炉は、被覆燃料粒子を
黒鉛マトリックス中に分散して直径6C1程度の球に焼
き固めた球状燃料を使用して炉心を構成したものであり
、高温熱の供給、高い固有の安全性1燃料の高燃焼度な
どに加え、運転中に燃料交換ができるなどの特徴を有し
、近年では国際的に各国でその開発が進められている。
また、ペブルベッド型高温ガス炉に対する開発動向とし
て、現状ではモノリシック型とモジュール型との二種類
のタイプの開発が進められている。
ここで、モノリシック型ペブルベッド炉は、プレストレ
スト・コンクリート圧力容器の中心部に形成したシング
ルキャビティ内に、ペブルベッド炉心を収容し、その周
囲に ガス循環機、蒸気発生器などの一次冷却系機器を
組み込んで構成したものであり、西独では単基出力30
0MW規模の原型炉が既に運転中であり、さらに500
MW規模プラントの計画も進んでいる。
一方、モジュール型ペブルベッド炉は、燃料による放射
性物質の格納特性を高めて炉の固有な安全性をより一層
増するよう、炉心の寸法、出力密度、燃料球1個当たり
の重金属装荷量など炉心の設計諸元を限定したものであ
る。すなわち、反射体領域に制御素子を重力落下させる
だけで炉の低温停止が可能なように、出力密度を3W/
cc以下炉心の直径を3m以下に制限した上で、ペブル
ベッド炉心、−次冷却系機器を個別に鋼製の圧力容器内
に収容し、さらに炉心の圧力容器と蒸気発生器の圧力容
器との間を大口径の管で相互接続してユニット化したも
のである。なお、前記した設計諸元によりその出力は比
較的小さく、単基出力は80MW程度である。
(発明が解決しようとする課IIり ところで、現在開発が進められている前記のモノリシッ
ク型、モジュール型のペブルベッド炉には、プラントを
構成する上で次記のような問題点がある。すなわち、 (1)モノリシック型ペブルベッド炉は、単基で大出力
が得られる反面、炉心の径寸法も大きくなるために反射
体領域に挿入する制御素子(制御棒。
ボロン球)だけでは冷態時の核的制御が不十分であり、
低温停止を行うには反射体領域へ挿入する制御素子の他
に、直接炉心内へ強制的に挿入する炉心制御棒が必要で
ある。しかして、ペブルヘッド炉心は炉心内に燃料球が
一杯に充填されているために、制御棒を無理やりに炉心
内に挿入すると燃料球が破損すると言ったトラブルの実
例報告もあり、このことが大きな弱点となっている。ま
た、別な問題として、炉心の直径が大きくなるに伴い頂
部反射体が大形1重量物となるために、大出力規模の炉
では頂部反射体の荷重を支える支持構造として、例えば
頂部反射体を例えばコンクリート製圧力容器の天井から
吊り下げて支えるなどの厄介な支持構造が必要であり、
特に地震発生のある立地条件で炉を構築する場合には、
耐震性の強化を図るために頂部反射体の支持構造がより
一層困難となることが想定される。
(2) 一方、モジュール型ペブルベッド炉では、炉心
内への制御棒挿入の必要なしに炉の低温停止が可能であ
って高い固有の安全性が得られる反面、前述のように単
基出力が80MW程度と低いことから、大出力規模のプ
ラントを構成するには、同一の立地場所に各独立した複
数基のモジュール型炉のユニットを組合わせて構築した
マルチ・モジュールプラントとして対応させる必要があ
る。しかしながら、同じ敷地内に複数基のモジュール型
炉のユニットを並べてプラントを構成したものでは出力
規模の割に設備が大形化し、経済性、敷地の有効利用の
観点から見て不利である。
さらに、炉心の圧力容器と一次冷却系機器の圧力容器と
の間を大口径管で相互接続してユニットを構成している
ので、地震などでにより万一に接続管が破断すると重大
事故を招くと言った構造面での安全性にも問題がある。
本発明は上記の点にかんがみなされたものであり、モノ
リシンク型ペブルベッド炉における核的制御面での問題
点を排除し、モジュール型ペブルベッド炉の安全設計思
想を生かしながら、しかも堅牢な、かつ小型な構成で出
力数百MW規模までのプラントに対応できるようにした
新規なペブルヘッド型高温ガス炉を提供することを目的
とする。
[課題を解決するための手段] 上記課題を解決するために、本発明のペブルベッド型高
温ガス炉は、単一のプレストレスト・コンクリート圧力
容器の内部に複数のキャビティを画成し、各キャビティ
ごとに単基炉心の寸法、出力密度をモジュール型ペブル
ベッド炉と同等に定めたペブルベッド炉心、および蒸気
発生器、ガス循環機などの一次冷却系機器を収容すると
ともに、プレストレスト・コンクリート圧力容器の内部
に配管した高温ガスダクトを通してペブルベッド炉心と
一次冷却系機器との間を相互接続して構成するものとす
る。
〔作用〕
上舵の構成によれば、炉体、特にプレストレスト・コン
クリート圧力容器は外形的に単基のモノリシンク型炉と
同様に構築されるのに対し、運転面では複数基のモジュ
ール型炉を組合わせたマルチ・モジュール炉として機能
する。
ここで、各基当たりのペブルペンド炉心の寸法。
出力密度などに関する設計上の主要諸元を、先記した単
基のモジュール型炉と同等(炉心直径を3m。
出力密度を3W/cc程度)に定めることにより、炉心
内に直接挿入する制御棒の必要がなく、各基の炉心ごと
に反射体に制御素子を重力落下により挿入するのみで炉
の低温停止が可能である。また、各基の炉心とガス循環
機、蒸気発生器などの一次冷却系機器との間は外部配管
を用いずに、プレストレスト・コンクリート圧力容器内
に配管した高温ガスダクトを通じて相互接続されている
ので、地震などに対しても高い安全性が確保できる。な
お、ペブルベッド炉心の上部反射体はプレストレスト・
コンクリート圧力容器側から吊り下げることなく、側部
反射体と一体に組合わせて組み込むことが可能である。
〔実施例〕
以下本発明の実施例を図面に基づいて説明する。
まず、第1図において、1はプレストレスト・コンクリ
ート圧力容器、2はペブルベッド炉心、3はガス循環機
、4は蒸気発生器、5は制御棒駆動装置であり、プレス
トレスト・コンクリート圧力容器1の内部には、周方向
に分散して画成した複数の炉心用キャビティ6、中心部
に画成した一次冷却系機器用キャビティ7.および同上
に並ぶ各キャビティ6と中心のキャビティ7との間を放
射状に結ぶトンネルダクト8とが形成されている。
そして、前記したキャビティ6には各キャビティごとに
1基ずつペブルベッド炉心2が、キャビティ7には各ペ
ブルベッド炉心2と個々に1対1で対応するガス循環機
3.蒸気発生器4を含む一次冷却系機器が収容されてお
り、かつダクト8内に配管した高温ガスダクト (二重
管)9を介してペブルベッド炉心2と蒸気発生器4とが
相互接続されている。
一方、各キャビティ5に収容されているペブルベッド炉
心2は、その設計上での主要諸元を先記したモジュール
型ペブルベッド炉と同等、つまり単基の炉心直径を3m
以下、出力密度を3W/cc以下に定めて構成されてい
る。なお、2aはペブルベッド炉心2の側部反射体、2
bは側部反射体2aと一体に組合わせて組み込んだ上部
反射体、2cは燃料交換系機器のうちペブルベッド炉心
2の底部に接続した燃料排出装置である。
また、第2図、第3図はそれぞれ4モジユール。
6モジユールのペブルベッド炉心で構成したプラントの
実施例を示すものであり、そのモジュール数は原子炉の
出力規模に応じて選定される。
(発明の効果〕 本発明によるペブルベッド型高温ガス炉は以上説明した
ように構成されているので、次紀の効果を奏する。
(1)単一のプレストレスト・コンクリート圧力容器の
内部に複数基に分割してペブルベッド炉心および各ペブ
ルペンド炉心に対応する一次冷却系機器を収容したこと
により、外形的には単基のモノリシック型炉と同様で、
機能的には複数基のモジュール型炉を組合わせたマルチ
・モジュール型炉と同等なペブルペンド型高温ガス炉が
得られる。
これにより、従来のマルチ・モジュール型炉のように各
独立したモジュール型炉のユニットを複数基並べて大規
模出力のプラントを構成したものと比べて小形コンパク
トに構成でき、原子炉プラント敷地の有効活用化、並び
に製作コストの低減化が図れる。
(2)各基のペブルベッド炉心ごとに、その反射体領域
にのみ制御素子を挿入するだけで炉の低温停止が可能で
あって炉心内に直接制御棒を挿入する必要がなく、これ
により炉心に装荷した球状燃料が制御棒の強制挿入で破
損されると言ったトラブルを安全に回避でき、従来のモ
ノリシック型炉で問題視されていた弱点が解消できる。
(3)従来のモジュール型炉のように炉心の圧力容器と
一次冷却系機器の圧力容器との間を接続した大口径管が
不要であり、これによりモノリシック型炉と同等な堅牢
、耐震性が確保できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明実施例によるペブルベッド型高温ガス炉
の構成を示す縦断面図、第2図、第3図はそれぞれ第1
図の横断面図であって第2図は4モジユールのペブルベ
ッド炉心、第3図は6モジユールの炉心で構成した実施
例を示す。図において、

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1)単一のプレストレスト・コンクリート圧力容器の内
    部に複数のキャビティを画成し、各キャビティごとに単
    基炉心の寸法、出力密度などの設計諸元をモジュール型
    ペブルベッド炉と同等に定めたペブルベッド炉心、およ
    び蒸気発生器、ガス循環機などの一次冷却系機器を収容
    するとともに、プレストレスト・コンクリート圧力容器
    の内部に配管した高温ガスダクトを通じてペブルベッド
    炉心と一次冷却系機器との間を相互接続したことを特徴
    とするペブルベッド型高温ガス炉。
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