JPH03590B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 高速増殖炉の炉内反応の緊急停止時には、急激
に原子炉内の液体ナトリウムの温度が低下し、且
つ炉内に流入する液体ナトリウムの流量は定格時
の100％から9.5％に減少する。炉内へ流入する液
体ナトリウムは炉内に残存する液体ナトリウムよ
り遥かに低温であり、流量が減少するので噴流に
よる炉内液体ナトリウムへの貫通力がなくなり、
流入低温液体ナトリウムは残存高温液体ナトリウ
ムと十分に混合されず、高温液体ナトリウムと低
温液体ナトリウムとが夫々層をなす。而して高温
液体ナトリウムは低温液体ナトリウムより比重が
小さいため、高温液体ナトリウムの層が低温液体
ナトリウムの層の上に浮くという成層化現象が発
生する。この際上部に高温液体ナトリウム、下部
に低温液体ナトリウムが層をなしているので原子
炉圧力容器の軸方向に大きな温度差が生じ、炉体
材料に大きな温度勾配が発生する。この温度勾配
が構造不連続部や、応力集中が考えられる個所、
例えばノズル部に発生すると、原子炉容器の構造
成立上問題になる。

第１図は原子炉容器の構造の概要を示し、胴１
には液体ナトリウム入口ノズル２及び液体ナトリ
ウム出口ノズル３が取付けられており、更に液体
ナトリウムを上方に導くため胴内に内筒４が配設
されている。内筒４には液体ナトリウムの配管破
損事後の、通常の出力運転を停止した後に行われ
る崩壊熱除去運転に必要な冷却材流路を確保する
目的で、出口ノズル３の中心附近の高さの円周上
に多数の小口径のフローホール５が穿設されてい
るが、前記成層化現象が発生すると、これらのフ
ローホール５から低温液体ナトリウムが出口ノズ
ル３部へ流出し、出口ノズル３内で低温の液体ナ
トリウムと高温の液体ナトリウムとが分離して層
を形成し、出口ノズル部に厳しい周方向温度分布
を発生し、原子炉容器の構造成立上問題が生じ
る。

第２図はこの状態を示すもので、高温液体ナト
リウムＨ層と低温液体ナトリウムＬ層とは拡散で
混合した比較的薄い中間温度の中間層Ｍを挟んだ
状態で、低温液体ナトリウムの液面が上昇し、同
液面が内筒４のフローホール５の高さを越えると
低温液体ナトリウムＬがフローホール５から流出
し、出口ノズル３部に薄い中間層Ｍを挟んで低温
液体ナトリウムＬと高温液体ナトリウムＨの層が
でき、容器に大きな温度勾配を生ぜしめる。

本発明はこのような問題点を除去するために提
案されたもので、原子炉容器の胴に内装された内
筒の、前記胴における出口ノズルレベルに１列の
フローホール群を列設するとともに、同フローホ
ール群の上方に１列の上段フローホール群を列設
してなり、前記各フローホールより流出した低温
液体ナトリウムが高温液体ナトリウムと混合した
のち前記出口ノズル部に到達するように構成され
たことを特徴とする高速増殖炉の原子炉容器に係
るものである。

本発明においては前記したように、原子炉容器
の胴に内装された内筒における出口ノズルレベル
に１列のフローホール群が列設されているので、
配管破損事故時等において炉内液位が、内筒上端
より下降したとき、前記フローホール群よりいち
早く液体ナトリウムが流出し、前記胴及び内筒間
に形成された環状部における液位が下がりすぎ
て、出口ノズルが露出するに至ることのないよう
にするものである。

また前記フローホール群、及びその上段のフロ
ーホール群から流出した低温液体ナトリウムが、
高温液体ナトリウムと混合して中間温度になつた
のち前記出口ノズル部に入るので液体ナトリウム
の層の温度差が減少し、応力集中の考えられる前
記ノズル部における厳しい温度分布が回避され、
更にまた前記高温及び低温液体ナトリウムの成層
現象が生起した場合、前記フローホール群の上方
に更に１列の上段フローホール群が設けられたこ
とによつて、内筒上部におけるフローホールから
の液体ナトリウムの流出量が最少限に抑制され
て、しかも内筒内の低温及び高温の液体ナトリウ
ムの界面が速やかに内筒上端に到達しうるととも
に、前記出口ノズルの上方にフローホール群をた
だ１列設けておくことによつて実験によつても確
認されたように、出口ノズルの軸方向温度勾配を
十分に緩和しうることと相俟つて、原子炉容器の
構造上の安全が確保されるものである。

以下本発明を図示の実施例について説明する。

第３図において胴１１には液体ナトリウム入口
ノズル１２及び液体ナトリウム出口ノズル１３が
配設され、胴１１に内装された内筒１４には出口
ノズル１３の中心部の高さの円周上に多数の小口
径のフローホール１５が穿設され、更に同フロー
ホール１５の上方に、円周方向に亘つて小口径の
フローホール１６が穿設されている。

而して前記胴１１内には入口ノズル１２から低
温液体ナトリウムが入るが、成層化現象が発生す
ると低温液体ナトリウムと器内に残存する高温液
体ナトリウムとが層状をなして低温液体ナトリウ
ムの液面が上昇し、内筒１４のフローホール１５
の高さを越える低温液体ナトリウムがフローホー
ル１５より流出し、出口ノズル１３部で低温液体
ナトリウムと高温液体ナトリウムとが層状をなし
たまま器外に流出する。更に低温液体ナトリウム
の液面が上昇して、フローホール１６の高さを越
えると、同フローホール１６から流出した低温液
体ナトリウムが胴１と内筒４との間の環状部を流
下する高温液体ナトリウムと混合し、中間温度に
なつて出口ノズル１３に入り、短時間で高温液体
ナトリウムの層と入れ替つて低温液体ナトリウム
の層の上は中間温度の液体ナトリウムの層となる
ので、出口ノズル１３部の器材に生じる温度勾配
を緩和することができる。

第４図はこの状態を示し、低温液体ナトリウム
Ｌの層と高温液体ナトリウムＨの層は、それらの
間に拡散によつて混合した中間温度の比較的薄い
層を挟んで低温液体ナトリウムＬの液面が上昇し
同液面がフローホール１５の高さを越えると、フ
ローホール１５から低温液体ナトリウムＬが流出
して出口ノズル１３部は一時低温液体ナトリウム
Ｌと高温液体ナトリウムＨの層で満されるが、更
に低温液体ナトリウムＬの液面が上昇してフロー
ホール１６の高さを越えると、フローホール１６
がらも低温液体ナトリウムＬが流出して、胴１１
と内筒１４との間の環状部１７で高温液体ナトリ
ウムＨと混合し、中間温度となつて出口ノズル１
３部の低温液体ナトリウムＬの層の上を満すこと
となり、層間の温度差を小さくし、それに基づく
熱応力を減少することができる。前記フローホー
ル１６の位置は、それから流出した低温液体ナト
リウムが出口ノズル１３に至るまでに高温液体ナ
トリウムと混合できる高さとする。

第５図及び第６図は夫々水による模擬実験結果
を示すもので、第７図及び第８図は夫々従来の構
造並に本発明の構造による出口ノズル部の上下各
測定点Ａ，Ｂにおける液体ナトリウムの温度の経
時変化を示し、この結果本発明による効果が大で
あることが実証された。

以上本発明を実施例について説明したが、本発
明は勿論このような実施例にだけ局限されるもの
ではなく、本発明の精神を逸脱しない範囲内で
種々の設計の改変を施しうるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の高速増殖炉の原子炉容器の縦断
面図、第２図はその炉内反応緊急停止時の状態を
示す縦断面図、第３図は本発明に係る高速増殖炉
の原子炉容器の一実施例を示す縦断面図、第４図
はその炉内反応緊急停止時の状態を行す縦断面
図、第５図及び第６図は夫々従来並に本発明の原
子炉容器内の出口ノズル部における液体ナトリウ
ムの温度変化の実験結果を示す図表である。 １１……胴、１１′……Ｙピース部、１２……
入口ノズル、１３……出口ノズル、１４……内
筒、１６……フローホール。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 原子炉容器の胴に内装された内筒の、前記胴
   における出口ノズルレベルに１列のフローホール
   群を列設するとともに、同フローホール群の上方
   に１列の上段フローホール群を列設してなり、前
   記各フローホールより流出した低温液体ナトリウ
   ムが高温液体ナトリウムと混合したのち前記出口
   ノズル部に到達するように構成されたことを特徴
   とする高速増殖炉の原子炉容器。