JPH03287094A - タンク型高速増殖炉 - Google Patents

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） 本発明は炉容器の健全性を確保するための冷却構造を備
えたタンク型高速増殖炉に関する。

（従来の技術） 一般に高速増殖炉は、炉容器内に炉心及び−次冷却材（
通常、液体ナトリウム）が収容されており、この−次冷
却材は炉心を通して循環され、炉心における核燃料の核
反応により加熱される。この加熱された一次冷却材を中
間熱交換器へ導いて二次冷却材（これも通常、液体ナト
リウム）と熱交換し、さらにその二次冷却材を蒸発器へ
導いて水と熱交換し、ここで得られた過熱蒸気を発電機
駆動用のタービンへ送り込むように構成されている。

ところで、この種の高速増殖炉にあっては、炉容器が高
温に耐えるように配慮した設計を行なう必要がある。ま
た炉心を通過した高温の一次冷却材を、温度を低下させ
ないように中間熱交換器へ導く必要もある。

そこで、近年では第３図に示すような構成の高速増殖炉
が開発されている。

第３図はタンク型高速増殖炉の概略構成を示すもので、
図中１は炉心２及び−次冷却材（通常液体ナトリウム）
３を収容した炉容器であり、この炉容器１の上部開口は
ルーフスラブ４によって遮蔽されている。また炉容器１
の内部には高温冷却材収容容器５が炉心２を支持する炉
心支持構体６に支持されて配置されている。この収容容
器５は、上半部５Ａと炉容器１の内周面との間に隙間７
を存在させ、下半部５Ｂを小径としてその最下端を炉心
支持構体６に取着し、上半部５Ａと下半部５Ｂとの間に
は中心方向へ向って下り勾配となる円錐部５Ｃを有する
ように構成されている。

炉容器１の内側には、炉容器１の内面に沿って流路形成
板８が配設され、炉容器１内面と流路形成板８との間に
は低温冷却材流路９が形成されている。流路形成板８は
炉心２の直下位置に流通口１０を有し、かつ周壁上部を
内周壁１１Ａ、外周壁１１．　Ｂからなる二重壁１１て
構成される円環領域（ダウンカマ）１２を低温冷却＋４
収容空間１５へ開口させている。

また流路形成板８の二重壁部下端と炉心支持構体６との
間には、炉心２を中心とする環状の隔壁１３が取着され
ている。この隔壁１３は高温冷却材収容容器５の外側に
位置して高温冷却材収容容器５の円錐部５Ｃとの間に環
状の冷却材滞留空間１４を形成するとともに、炉容器１
との間には炉心４の下端部に連通する低温冷却材収容空
間１５を形成するものである。

さらに、ルーフスラブ４には一次冷却材循環ボンブ１６
・・・及び中間熱交換器１７・・・が支持されている。

これらの循環ポンプ１６・・・及び熱交換器１７・・・
は炉心２を中心とする円周上に交互に配置されている。

一次冷却材循環ポンブ１６は、冷却材滞留空間１４に連
通して円錐部５Ｃ上に設けられた筒体１８の内部を通し
、さらに隔壁１３を貫通して低温冷却材収容空間１５内
に導入されている。そして吸入側を冷却材滞留空間１４
に連通させ、かつ吐出側を低温冷却材収容空間１５に連
通させて、冷却材滞留空間１４内の一次冷却材３を低温
冷却材収容空間１５へ送り込むように構成されている。

また、中間熱交換器１７は一次冷却亭イ流入側を高温冷
却材収容容器５内に位置させるとともに、−次冷却材流
出側を低温冷却材収容空間１５に連通させて、高温冷却
材収容容器５内の一次冷却材３を低温冷却材収容空間１
５へ流通させるように構成されている。

また、内周壁１１Ａと外周壁１１Ｂとの間には、第３図
および第４図（ａ）、　　（ｂ）に示すように、その上
端領域内にバッフル板１つが配置され、原子炉トリップ
直後における内周ｑ１１Ａの構造健全性を確保している
。これについては、後に詳述する。

次に、以上の如く構成されたタンク型高速増殖炉の作用
を説明する。

今、−次冷却＋４ｆｉ環ポンプ１６により低ｉＲｈ却材
収容空間１５内の一次冷却材３は加圧されると、低温冷
却材収容空間１５内の一次冷却材３は、炉心２を矢印ａ
の如く通過し、炉心２におけるウラン燃料の核反応によ
って生ずる熱により加熱されて高温冷却材収容容器５内
に至り、中間熱交換器】７内に矢印すの如く流入する。

二こで、−次冷却材３は二次冷却材への熱伝達を行ない
、［１らは冷却されて矢印Ｃの如く低温冷却材収容空間
１５に流出され、再び炉心２を通して高温冷却材収容容
器５内への循環を繰返す。

一方、−次冷却材循環ボンプ１６により加圧された、低
温冷却材収容空間〕５内の一次冷却材３は、低温冷却材
流路９を矢印ｄの如く上昇し、二重壁部の外周壁１１Ｂ
を矢印ｅの如く乗越えて内・外周壁１１Ａ、ＩＩＢ間に
流入し、さらに低温冷却材収容空間１５に流出する〇 ところで、以上の如く構成されたタンク型高速増殖炉に
おいて、炉心２を通過して加熱された高温−次冷却材は
高温冷却材収容容器５内に収容され、炉容器１には炉心
２を通過する前の低温−次冷却材が接触するようになる
ので、炉容器１は比較的低温に保たれることになる。従
って炉容器１の設計を容易にすることができる。また高
温冷却材収容容器５の外側には隔壁１３を設けて冷却材
滞留空間１４を形成しているので、この空間１４に存在
する一次冷却材が高温冷却材収容容器５内の高温−次冷
却材と低温冷却材収容空間１５の低温−次冷却材との間
の遮熱材として機能し、高温冷却材収容容器５内の冷却
材３の温度低下を防止している。

次に、バッフル板１９の機能について説明する。

第４図（ａ）は定常運転時の、また第４図（ｂ）は原子
炉トリップ直後の炉壁流路周りの状態をそれぞれ示すも
ので、定常運転時は、領域ｊは、次冷却材とほぼ同様の
温度（〜５３０℃）、領域ｐは、低温冷却材流路９の冷
却材温度から若干上昇した温度（〜３８０℃）となって
いる。この領域ｇの液位は、原子炉トリップ時には急上
昇するため、仮にバッフル板１９がないと仮定すると、
原子炉トリップ直後の内周壁１１Ａ上部の肉厚方向に、
急激に約１５０℃（−５３０℃−３８０℃）の温度差を
生じ、この内周壁１１Ａの構造健全性確保の上で問題を
生じる。一方、バッフル板１つを設置した場合には、内
周壁１１Ａとの間に領域ｋが形成され、この領域には、
通常時は約４３０℃となっているので、原子炉トリップ
時の内周壁１１Ａ上部の肉厚方向の温度差を約５０℃に
低減させることができる。

（発明が解決しようとする課題） 前記従来のタンク型高速増殖炉においては、内周壁１１
Ａの原子炉トリップ時における構造健全性を確保するた
め、内周壁１１Ａと外周壁１１Ｂとの間にバッフル板１
９を設置するようにしているので、炉壁冷却流路周りの
構造が、内周壁１１Ａ１外周壁１１Ｂ、バッフル板１９
および高温冷却材収容容器上半部５Ａの４枚の薄肉構造
物で構成されることになり、物量が増加するとともに、
耐震設計が複雑になるという問題がある。

本発明は、このような点を考慮してなされたもので、炉
壁冷却流路周りの構造を簡素化し、しかも原子炉トリッ
プ時における内周壁の構造健全性を充分に確保すること
ができるタンク型高速増殖炉を提供することを目的とす
る。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、前記目的を達成する手段として、炉心および
一次冷却材を収容する炉容器と、この炉容器の内側にそ
の内面との間に所要の間隙を有し・　で配置され炉容器
との間に冷却材滞留空間を形成するとともに炉心を通過
した高温冷却材を収容する高温冷却材収容容器と、炉容
器の内面に沿って配置され炉容器との間に形成される冷
却材流路に炉心を通過する前の低温冷却材を導いて炉壁
を冷却する外周壁と、この外周壁と高温冷却材収容容器
との間に配置され外周壁との間の領域に冷却材流路の上
端から溢流した冷却材が導かれる内周壁とを具備するタ
ンク型高速増殖炉において、内周壁の下端部を、冷却材
滞留空間内で外周壁に連結して外周壁で支持するととも
に、この連結部に、内周壁と外周壁との間の領域を冷却
材滞留空間に連通させる開口を設けるようにしたことを
特徴とする。

（作　用） 本発明に係るタンク型高速増殖炉においては、内周壁と
外周壁との間の領域が、内周壁と高温冷却材収容容器と
の間の領域と連通しているため、原子炉トリップ時にお
いても国領域の液位はほぼ同一となり、内周壁と高温冷
却材収容容器との間の領域の上部がガス空間となる。こ
のため、内周壁上部の温度か一次冷却材温度よりも低く
なり、バッフル板を設けなくても、内周壁土部の肉厚方
向温度差を低減させることが可能となる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第１図は、本発明に係るタンク型高速増殖炉の一例を示
すもので、図中、符号１は炉容器であり、この炉容器１
内には、炉心２および−次冷却材（通常は液体ナトリウ
ム）３が収容され、その上端開口部は、ルーフスラブ４
によって閉塞されている。

この炉容器１の内部には、第１図に示すように、高温冷
却材収容容器５が、炉心２を支持する炉心支持構体６に
支持されて配置されている。この高温冷却材収容容器５
は、上半部５Ａと炉容器１の内周面との間に隙間７を存
在させ、下半部５Ｂを小径としてその最下端を炉心支持
構体６に取着し、上半部５Ａと下半部５Ｂとの間には中
心方向に向かって下り勾配となる円錐部５Ｃを有するよ
うに構成されている。

炉容器１の内側には、第１図に示すように、炉容器１の
内面に沿って流路形成板８が配設されるとともに、この
流路形成板８の上端縁に連続して外周壁１１Ｂが配置さ
れ、炉容器１と流路形成板８および外周壁１１Ｂとの間
には、低温冷却材流路９が形成されている。そしてこの
低温冷却材流路９には、炉心２直下の低温冷却材が導か
れ、炉壁を冷却するようになっている。

流路形成板８の内側には、第１図に示すように、外周壁
１１Ｂ下端と炉心支持構体６との間を結ぶ隔壁１３が、
炉心２を中心として環状に設けられており、この隔壁１
３により、高温冷却材収容容器５の外周側が、冷却材滞
留空間１４と低温冷却材収容空間１５とに区分され、低
温冷却材収容空間１５は、炉心４の下端部に連通してい
る。

ルーフスラブ４には、第１図に示すように、次冷却材循
環ポンプ１６・・・および中間熱交換器１７・・・か支
持されており、これらは、炉心２を中心とする円周上に
交互に配置されている。

各−次冷却材詰環ポンブ１６は、第１図に示すように、
冷却材滞留空間１４に連通して円錐部５Ｃ上に設けられ
た筒体１８の内部を通し、さらに隔壁１３を貫通して低
温冷却材収容空間１５内に導入されている。そして、吸
入側を冷却材滞留空間１４に連通させ、かつ吐出側を低
温冷却材収容空間１５に連通させて、冷却材滞留空間１
４内の一次冷却材３を低温冷却材収容空間１５に送り込
むようになっている。

また、各中間熱交換器１７は、第１図に示すように、−
次冷却材流入側を高温冷却材収容容器５内に位置させる
とともに、−次冷却材流出側を低温冷却材収容空間１５
に連通させて、高温冷却材収容容器５内の一次冷却材３
を低温冷却材収容空間１５へ流通させるように構成され
ており、各中間熱交換器１７の外周部には、冷却材滞留
空間１４を低温冷却材収容空間１５および高温冷却材収
容容器５内部から隔離するためのマノメータシール２０
が設置されている。

外周壁１１Ｂと高温冷却材収容容器５の上半部５Ａとの
間には、第１図および第２図（ａ）。

（ｂ）に示すように、内周ｕｌｌＡが配設されており、
その下端部は、外周壁１１Ｂに連結されて外周壁１１Ｂ
に支持されているとともに、上端部は、連通孔２１ａを
有する連結板２１により高温冷却材収容容器５の上半部
５Ａ上端に連結され、内部にカバーガスか導入されるガ
ス空間２２が形成されるようになっている。

この内周壁１１Ａの下端部には、第１図および第２図（
ａ）、　　（ｂ）に示す−うに、低温冷却材流路９上端
から溢流する冷却材が導かれる内周壁１１Ａと外周壁１
１Ｂとの間の領域を、冷却材滞留空間１４に連通させる
戻り孔２３が設けられており、また隔９１３の周縁部に
は、冷却材滞留空間〕４内の一次冷却材３を低温冷却材
収容空間】］５に戻すための戻し流路２４が設けられて
いる。

次に、本実施例の作用について説明する。

第２図（ａ）は定常運転時の、また第２図（ｂ）は原子
炉トリップ直後の炉壁伶却流路周りの状態をそれぞれ示
すものであり、定常運転時には、領域ｎは約３８０℃、
領域ｍは約４５０’Ｃとなっている。

ここて、領域ｎと領域ｍとは、戻り孔２３を介して連通
しているので、周領域ｎ、ｍの液位はほぼ同一となって
いる。このため、内周壁１′ＩＡの上部領域ｐにはガス
空間２２が形成され、前記上部領域ｐの温度は、−次冷
却材温度（約５３０’Ｃ）ヨリモ低い約り５０℃〜４８
０℃程度になるものと推定される。

二のため、原子炉トリップ時の上部領域ｐの肉厚方向温
度差は、約７０℃〜１００℃程度となり、第３図に示す
従来の高速原子炉からバッフル板１９を省略した場合よ
りも、大幅な温度差低減効果が得られる。しかも、バッ
フル板１９を設ける場合よりも、構造を簡素化すること
ができる。

〔発明の効果〕 以上説明したように本発明によれば、炉壁冷却流路周り
の構造を、高温冷却材収容容器、内周壁および外ＦＲ壁
の３枚構造にすることができるので、物量の削減および
耐震設計の簡素化を図ることができ、しかも原子炉トリ
ップ時における内周壁土部の熱応力を緩和することがで
き、構造形態の健全性を確保することができる。

の状態を示す説明図、第３図は従来のタンク型高速増殖
炉を示す縦断面図、第４図（ａ）はその定常運転時にお
ける炉壁冷却流路周りの状態を示す説明図、第４図（ｂ
）は原子炉トリップ直後の同様の状態を示す説明図であ
る。

１・・・炉容器、２・・・炉心、３・・・−次冷却材、
５・・・高温冷却材収容容器、７・・・隙間、９・・・
低温冷却材流路、ＩＩＡ・・・内周壁、ＩＩＢ・・・外
周壁、１４・・・冷却材滞留空間、１５用低温冷却材収
容空間、２２・・・ガス空間、２３川戻り孔、２４・・
・戻し流路。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炉心および一次冷却材を収容する炉容器と、この炉容器
   の内側にその内面との間に所要の間隙を有して配置され
   炉容器との間に冷却材滞留空間を形成するとともに炉心
   を通過した高温冷却材を収容する高温冷却材収容容器と
   、前記炉容器の内面に沿って配置され炉容器との間に形
   成される冷却材流路に炉心を通過する前の低温冷却材を
   導いて炉壁を冷却する外周壁と、この外周壁と前記高温
   冷却材収容容器との間に配置され外周壁との間の領域に
   前記冷却材流路の上端から溢流した冷却材が導かれる内
   周壁とを具備するタンク型高速増殖炉において、前記内
   周壁の下端部を、前記冷却材滞留空間内で前記外周壁に
   連結して外周壁で支持するとともに、この連結部に、内
   周壁と外周壁との間の領域を冷却材滞留空間に連通させ
   る開口を設けたことを特徴とするタンク型高速増殖炉。