JPH0342636B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は高速増殖炉に関する。

〔発明の技術的背景〕

第１図を参照して従来例を説明する。第１図は
タンク形高速増殖炉の概略構成図である。図中符
号１は原子炉容器を示す。この原子炉容器１内に
は冷却材２が収容されている。上記原子炉容器１
の上部開口１Ａを閉塞するようにルーフスラブ３
が設けられている。原子炉容器１内には複数の燃
料集合体（図示せず）および制御棒（図示せず）
等から構成されている炉心４が設置されている。
この炉心４は炉心支持機構５により収容支持され
ている。そして炉心４を収容した上記炉心支持機
構５は吊り胴７により前記ルーフスラブ３から吊
り下げられている。この吊り胴７には開口７Ａが
形成されている。前記炉心４上方には炉心上部機
構８が前記ルーフスラブ３を貫通し、かつルーフ
スラブ３に支持されて設けられている。すなわち
前記炉心４を収容した炉心支持機構５と上記炉心
上部機構８は共にルーフスラブ３に支持されてい
るので、例えば垂直方向の地震動が発生しても上
記炉心４を収容した炉心支持機構５と炉心上部機
構８との間の相対変位はきわめて小さい。したが
つて制御棒の位置がずれて炉心出力が変動してし
まうといつた事態を防止することができる構成で
ある。また上記炉心支持機構５と原子炉容器１と
の間には炉心４および炉心支持機構５の地震発生
時の水平方向の振れを抑制する水平制振部材９が
設けられている。この水平制振部材９上方の原子
炉容器１内周側に設けられた仕切壁１０と吊り胴
７との間には隔壁１１が設けられている。そして
この隔壁１１によつて原子炉容器１内を上下に２
分し上方を上部プレナム１２、下方を下部プレナ
ム１３としている。そして前記吊り胴７と原子炉
容器１との間には流入口１４Ａおよび流出口１４
Ｂを有する中間熱交換器１４および循環ポンプ１
５がルーフスラブ３および上記隔壁１１を貫通し
かつルーフスラブ３に支持されて設けられてい
る。上記中間熱交換器１４と隔壁１１との間には
シール機構１６が設けられており、上部プレナム
１２側と下部プレナム１３側とをシールしてい
る。上記シール機構１６は隔壁１１および中間熱
交換器１４下部外周にそれぞれ設けられた薄板１
７，１８とこの薄板１７，１８間に設けられたベ
ローズ１９とから構成されている。

上記構成の高速増殖炉によると冷却材２は炉心
４を下方から上方に流通しその際昇温する。そし
て炉心４から吊り胴７内に流入した上記冷却材２
は吊り胴７の開口７Ａを介して吊り胴７外に流出
し流入口１４Ａを介して中間熱交換器１４内に流
入する。そして中間熱交換器１４内で２次冷却材
と熱交換し、流出口１４Ｂから下部プレナム１３
内に流出する。そして循環ポンプ１５により加圧
されて再度炉心４下方に送り込まれる。以後この
サイクルを繰り返す。

〔背景技術の問題点〕

上記構成によると隔壁１１は仕切壁１０および
吊り胴７と完全に結合した状態で設けられており
原子炉容器１内上下の熱的境界および圧力境界の
両方を形成している。そして例えば垂直方向ある
いは水平方向の地震動が生じると炉心４および炉
心支持機構５は垂直あるいは水平方向に振動す
る。そのとき隔壁１１と仕切壁１０および吊り胴
７との接合部に高応力が発生する恐れがある。ま
た、吊り胴７と隔壁１１との接合部付近では冷却
材の温度差が厳しく、隔壁１１に熱変形による応
力が生ずる可能性がある。

〔発明の目的〕

本発明の目的とするところは吊り胴が水平方向
および垂直方向に変位しても隔壁に過度の応力が
発生するようなことがなく、しかも冷却材の温度
による隔壁の熱的変形を低減でき、隔壁の健全性
を確保することのできる高速増殖炉を提供するこ
とにある。

〔発明の概要〕

本発明による高速増殖炉は、本発明による高速
増殖炉は、原子炉容器と、この原子炉容器の上部
に設置され同容器の上部開口を閉塞するルーフス
ラブと、このルーフスラブから原子炉容器内に垂
設された吊り胴と、この吊り胴の下端に設けられ
内部に炉心を収容した炉心支持機構と、この炉心
支持機構の外周に微少な隙間を介して設けられた
環状のラビリンスシール機構と、このラビリンス
シール機構を上下方向に移動可能に支持する止め
座と、前記原子炉容器の内壁面から同容器の中心
部に向かつて設けられ前記炉心支持機構の水平方
向の振れを抑制する水平制振部材と、この水平制
振部材の先端に設けられ前記ラビリンスシール機
構の下端を支持する支持面と、前記ラビリンスシ
ール機構の内周面に設けられ前記炉心支持機構の
外周面との間にラビリンスシールを形成する環状
溝と、前記水平制振部材に支持部材を介して支持
され前記水平制振部材の上方に冷却材の熱的境界
を形成する隔壁とを具備したものである。

すなわち、本発明では炉心支持機構の外周に環
状のラビリンスシール機構を微少な隙間を介して
設け、このラビリンスシール機構の内周面と炉心
支持機構の外周面との間にラビリンスシールを形
成る環状溝を形成することにより、冷却材の圧力
境界が隔壁の下方に形成されるので、隔壁を吊り
胴や原子炉容器に接合しないで設けることができ
る。したがつて、地震等により吊り胴が水平方向
および垂直方向に変位しても隔壁に過度の応力が
発生するようなことがなく、隔壁の応力破壊を防
止することができる。また、隔壁は冷却材の熱的
境界を形成しているだけなので、冷却材の温度が
厳しい箇所にあつても熱応力が発生するようなこ
とがなく、隔壁の熱的変形を低減することができ
る。

〔発明の実施例〕 第２図ないし第４図を参照して本発明の一実施
例を説明する。第２図はタンク形高速増殖炉の概
略構成図である。図中１０１は原子炉容器を示
す。この原子炉容器１０１内には冷却材１０２が
収容されている。上記原子炉容器１０１の上部開
口１０１Ａを閉塞するようにルーフスラブ１０３
が設けられている。原子炉容器１０１内には複数
の燃料集合体（図示せず）および制御棒（図示せ
ず）等から構成されている炉心１０４が設置させ
ている。この炉心１０４は炉心支持機構１０５に
より収容支持されている。そして炉心１０４を収
容した上記炉心支持機構１０５は吊り胴１０７に
より前記ルーフスラブ１０３から吊り下げられて
いる。この吊り胴１０７には開口１０７Ａが形成
されている。前記炉心１０４上方には炉心上部機
構１０８が前記ルーフスラブ１０３を貫通し、か
つルーフスラブ１０３に支持されて設けられてい
る。すなわち前記炉心１０４を収容した炉心支持
機構１０５と上記炉心上部機構１０８は共にルー
フスラブ１０３に支持されているので、例えば垂
直方向の地震動が発生しても上記炉心１０４を収
容した炉心支持機構１０５と炉心上部機構１０８
との間の相対変位はきわめて小さい。したがつて
制御棒の位置がずれて炉心出力が変動してしまう
といつた事態を防止することができる構成であ
る。また上記炉心支持機構１０５と原子炉容器１
０１との間には炉心１０４および炉心支持機構１
０５の地震発生時の水平方向の振れ止めを行行な
う水平制振部材１０９が設けられている。この水
平制振部材１０９上方の原子炉容器１０１内周側
に設けられた仕切壁１１０と吊り胴１０７との間
には隔壁１１１が上記水平制振部材１０９の上面
に設けられた支持部材１３０に支持されて設けら
れている。この隔壁１１１は吊り胴１０７、仕切
壁１１０とは隙間１２４，１２５をもつてフリー
な状態で設置されている。そしてこの隔壁１１１
は原子炉容器１０１内を上下に２分し上方を上部
プレナム１１２、下方を下部プレナム１１３と
し、熱的境界を形成している。そして前記吊り胴
１０７と原子炉容器１０１との間には流入口１１
４Ａおよび流出口１１４Ｂを有する中間熱交換器
１１４および循環ポンプ１１５がルーフスラブ１
０３および上記隔壁１１１を貫通しルーフスラブ
１０３に支持されて設けられている。上記中間熱
交換器１１４は前記隔壁１１１とは隔間１２６を
もつてフリーな状態で設置されている。そして前
記水平制振部材１０９と炉心支持機構１０５との
間には圧力境界を形成するラビリンスシール機構
１１６が設けられている。

上記ラビリンスシール機構１１６は第３図に示
すように円環状をなし周方向に複数に分割されて
おり、隣接する各分割ラビリンス１１７の一部を
重復させた構成となつている。またその重復部に
おいて周方向に隙間１１８が形成されており各分
割ラビリンス１１７が周方向に所定範囲内で移動
できる構成となつている。分割ラビリンス１１７
の縦断面を第４図に示す。分割ラビリンス１１７
には段付け構造をなす穴１１９が半径方向に形成
されており、この穴１１９には水平制振部材１０
９側から穴１１９より小径の止め座１２０が嵌合
している。そしてこの止め座１２０を介してボル
ト１２１を炉心支持機構１０５に螺合させること
により、分割ラビリンス１１７の半径方向位置を
規制している。上記分割ラビリンス１１７と炉心
支持機構１０５との間には、隙間１２２が形成さ
れておりまた分割ラビリンス１１７の前記穴１１
９の上方および下方には環状溝１２３が上下方向
に複数段形成されている。上記隙間１２２は止め
座１２０のフランジ部１２０Ａの炉心からの半径
方向の厚みを変えることにより適宜調整すること
ができる構成である。そして分割ラビリンス１１
７は単に自重により水平制振部材１０９上に搭載
されているだけであるので、仮に水平方向あるい
は垂直方向の地震が発生しても炉心支持機構１０
５側と水平制振部材１０９側との間の相対変位を
規制することはない構成となつている。そして原
子炉運転時上記隙間１２２を介して若干の冷却材
リークが発生するが隙間１２２を十分小さく（数
mm以内）することによりプラントの性能および効
率に影響を与えない程度にそのリーク量を抑制で
きる構成である。いまリーク量と隙間１２２との
関係を第５図に示す。第５図は横軸に隙間１２２
（mm）をとり縦軸にリーク量（Kg／Ｓ）、およびリ
ーク量／炉心流量（％）をとり、それぞれの関係
を示した図である。そして図中許容リーク量ライ
ンを１点鎖線で示す。すなわち全体としての許容
リーク量は約５％である。しかしながら本実施例
におけるラビリンスシール機構１１６以外の所に
もリークが発生していることを考慮すると、約
1.5％程度に抑える必要があり、したがつて本実
施例における隙間１２２は約５〜7.5（mm）程度が
適当であるといえる。なお、ラビリンスシール機
構１１６は第４図に示すように水平制振部材１０
９の先端に設けられた支持面１３１に下端を支持
されて設けられている。

以上の構成によると、冷却材１０２は炉心１０
４を下方から上方に通流しその際昇温する。そし
て炉心１０４から吊り胴１０７内に流入した上記
冷却材１０２は吊り胴１０７の開口１０７Ａを介
して吊り胴１０７外に流出し流入口１１４Ａを介
して中間熱交換器１１４内に流入する。そして中
間熱交換器１１４内で２次冷却材と熱交換し、流
出口１１４Ｂから下部プレナム１１３内に流出す
る。そして循環ポンプ１１５により加圧されて再
度炉心１０４下方に送り込まれる。このときラビ
リンスシール機構１１６からは若干の冷却材リー
クが発生するが前述した如く隙間１２２を小さく
（５〜7.5mm）することによりリーク量／炉心流量
を約1.5％程度に抑制することができるのでプラ
ントの性能および効率に影響を与えることはな
い。また前記炉心支持機構１０５は大径であり例
えば10mもあり、したがつて通常の工作精度では
上記隙間１２２を数mm以内にすることがむずかし
いが、本実施例の場合、ラビリンスシール機構１
１６は周方向に複数に分割されている為に、分割
ラビリンス１１７それぞれについて隙間調整をす
ればよく、容易に隙間１２２を数mm以内に抑制す
ることができ、さらに製作上においても全体的な
偏心を考慮する必要がないので容易に行なうこと
ができる。

また、上記のような構成によると、ラビリンス
シール機構１１６の内周面と炉心支持機構１０５
の外周面との間に形成されたラビリンスシールに
よつて冷却材の圧力境界が隔壁１１１の下方に形
成されるので、隔壁１１１を吊り胴１０７や原子
炉容器１０１に接合しないで設けることができ
る。したがつて、地震等により吊り胴１０７が水
平方向および垂直方向に変位しても隔壁１１１に
過度の応力が発生するようなことがなく、隔壁１
１１の応力破壊を防止することができる。また、
隔壁１１１は冷却材の熱的境界を形成しているだ
けなので、冷却材の温度が厳しい箇所にあつても
熱応力が発生するようなことがなく、隔壁１１１
の熱的変形を低減することができる。

また、ラビリンスシール機構１１６は止め座１
２０により上下方向に移動可能に支持されている
共に水平制振部材１０９の先端に設けられた支持
面１３１に下端が支持されているので、炉心支持
機構１０５および水平制振部材１０９との間に垂
直方向及び水平方向の相対変位が生じてもラビリ
ンスシールの機能を維持することができる。炉心
支持機構１０５に水平方向の振動が発生した場合
には、ラビリンスシール機構１１６は炉心支持機
構１０５と半径方向に隙間１２２，１２８を有し
て水平制振部材１０９上に自重で搭載されている
だけであるので、炉心支持機構１０５はその外周
において水平制振部材１０９によりその振動は抑
制されると同時に水平方向の変位を吸収すること
ができる。特に本実施例によるラビリンスシール
機構１１６は周方向に複数に分割され、複数の分
割ラビリンス１１７は互いに一部を重複させ、上
下左右に移動可能に構成されているので、熱膨張
の中で最も顕著である周方向の熱膨張を効果的に
吸収することができる。

〔発明の効果〕

本発明による高速増殖炉は、原子炉容器と、こ
の原子炉容器の上部に設置され同容器の上部開口
を閉塞するルーフスラブと、このルーフスラブか
ら原子炉容器内に垂設された吊り胴と、この吊り
胴の下端に設けられ内部に炉心を収容した炉心支
持機構と、この炉心支持機構の外周に微少な隙間
を介して設けられた環状のラビリンスシール機構
と、このラビリンスシール機構を上下方向に移動
可能に支持する止め座と、前記原子炉容器の内壁
面から同容器の中心部に向かつて設けられ前記炉
心支持機構の水平方向の振れを抑制する水平制振
部材と、この水平制振部材の先端に設けられ前記
ラビリンスシール機構の下端を支持する支持面
と、前記ラビリンスシール機構の内周面に設けら
れ前記炉心支持機構の外周面との間にラビリンス
シールを形成する環状溝と、前記水平制振部材に
支持部材を介して支持され前記水平制振部材の上
方に冷却材の熱的境界を形成する隔壁とを具備し
たものである。

したがつて、ラビリンスシール機構の内周面と
炉心支持機構の外周面との間に形成されたラビリ
ンスシールによつて冷却材の圧力境界が隔壁の下
方に形成されるので、隔壁を吊り胴や原子炉容器
に接合しないで設けることができる。よつて、地
震等により吊り胴が水平方向および垂直方向に変
位しても隔壁に過度の応力が発生するようなこと
がなく、隔壁の応力破壊を防止することができ
る。また、隔壁は冷却材の熱的境界を形成してい
るだけなので、冷却材の温度分布が厳しい箇所に
あつても熱応力が発生するようなことがなく、隔
壁の熱的変形を防止することができる。さらに、
ラビリンスシール機構は止め座により上下方向に
移動可能に支持されている共に水平制振部材の先
端に設けられた支持面に下端が支持されているの
で、炉心支持機構および水平制振部材との間に垂
直方向及び水平方向の相対変位が生じてもラビリ
ンスシールの機能を維持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来例を示すタンク形高速増殖炉の縦
断面図、第２図ないし第４図は本発明の一実施例
を示す図で第２図はタンク形高速増殖炉の縦断面
図、第３図は第２図の−断面図、第４図は第
２図の一部拡大図である。第５図はラビリンスシ
ール機構の隙間とリーク量との関係を示す図であ
る。 １０１…原子炉容器、１０１Ａ…原子炉容器の
上部開口、１０２…冷却材、１０３…ルーフスラ
ブ、１０４…炉心、１０５…炉心支持機構、１０
７…吊り胴、１０９…水平制振部材、１１１…隔
壁、１１４…中間熱交換器、１１６…ラビリンス
シール機構、１１７…分割ラビリンス。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原子炉容器と、この原子炉容器の上部に設置
   され同容器の上部開口を閉塞するルーフスラブ
   と、このルーフスラブから原子炉容器内に垂設さ
   れた吊り胴と、この吊り胴の下端に設けられ内部
   に炉心を収容した炉心支持機構と、この炉心支持
   機構の外周に微少な隙間を介して設けられた環状
   のラビリンスシール機構と、このラビリンスシー
   ル機構を上下方向に移動可能に支持する止め座
   と、前記原子炉容器の内壁面から同容器の中央部
   に向かつて設けられ前記炉心支持機構の水平方向
   の振れを抑制する水平制振部材と、この水平制振
   部材の先端に設けられ前記ラビリンスシール機構
   の下端を支持する支持面と、前記ラビリンスシー
   ル機構の内周面に設けられ前記炉心支持機構の外
   周面との間にラビリンスシールを形成する環状溝
   と、前記水平制振部材に支持部材を介して支持さ
   れ前記水平制振部材の上方に冷却材の熱的境界を
   形成する隔壁とを具備したことを特徴とする高速
   増殖炉。 ２ 上記ラビリンスシール機構は、周方向に分割
   されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の高速増殖炉。