JPH0361155B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、液体金属冷却原子炉に係り、特に液
体金属の各プレナムの隔壁部に関する。

〔発明の技術的背景〕

第１図は従来の液体金属冷却原子炉の原子炉容
器内を概略的に示した構成図である。

液体金属冷却原子炉においてタンク型の原子炉
容器１内には下方中央に配置された炉心４の他に
ポンプ３と中間熱交換器２が配置されている。

これらの機器によつてこの原子炉容器１内は炉
心４の上部の液体金属領域である高温プレナム６
と、中間熱交換器２の出口１４側の液体金属領域
である低温プレナム７と、前記高温プレナム６と
低温プレナム７の隔壁部となる液体金属領域であ
る中間プレナム５、ポンプ３の出口１８側で炉心
４下部の液体金属領域である高圧プレナム９及び
この高圧プレナム９下部の液体金属領域である中
圧プレナム１０との領域にそれぞれ区画される。

液体金属はポンプ３からポンプ出口１８および
ダクト１９を通り、炉心下部の高圧プレナム９を
通つて炉心４へ送られる。

液体金属は炉心４で熱せられて、高温プレナム
６へ達する。

高温となつた液体金属は中間熱交換器２に入
り、この中間熱交換器２で熱交換されて冷却され
る。

冷却された液体金属は中間熱交換器出口１４か
ら低温プレナム７へ達しポンプ入口１２に戻され
流入する。

このように炉容器内を液体金属が循環する。

なお、図中符号１５はポンプ３および中間熱交
換器２を吊り下げているルーフスラブで原子炉容
器１の上蓋をなしており、また１１はコンクリー
ト壁、１６，１７は各々中間熱交換器２の冷却材
の入口及び出口ダクトである。

〔背景技術の問題点〕

上記のように原子炉容器１内の液体金属が区画
されているために液体金属をチヤージする場合に
は、数ケ所よりチヤージしなければならない。

また熱応力を少なくし、ガス溜りができないよ
うに、チヤージ位置、順番等を考慮しなければな
らない。

さらに、事故時等にポンプが停止した際は、高
温プレナムと低温プレナムが独立してしまうので
自然循環による炉心冷却が行なわれないなどの問
題があつた。

〔発明の目的〕

本発明は上記問題点を解決するためになされた
もので、第１の目的は、炉容器内への液体金属の
チヤージの際にガス溜りが出きず、どの部分から
でもチヤージ可能な液体金属冷却原子炉を提供す
ることにある。

第２の目的はポンプが停止した場合に炉容器内
で液体金属の自然循環による炉心冷却可能な液体
金属冷却原子炉を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明はタンク型高速増殖炉において、原子炉
容器内に配置された中間熱交換器出口の低温プレ
ナムと、炉心下部の高圧プレナムと、隔壁となる
中間プレナムおよび炉心周囲の劃成区域との間に
それぞれ逆止弁（バルブ）を設けてなることを特
徴とする液体金属冷却原子炉であり、液体金属の
チヤージをスムーズに行なうことができ、しかも
冷却材流量喪失時には自然循環による炉心の冷却
を行うことができる。

〔発明の実施例〕

以下図面を参照して本発明を詳しく説明する。

第２図は本発明に係る液体金属冷却原子炉の一
実施例における炉心周辺部を拡大して示す要部断
面図で、第１図と同一部分は同一符号で示し、重
複する部分の説明を省略する。

すなわち、炉心４の下部に位置しポンプ３の出
口１８側と接続され高圧プレナム９と中間熱交換
器出口１４側と接続される低温プレナム７との
間、炉心４の周囲の劃成区域８と低温プレナム７
との間、高温プレナム６と低温プレナム７との隔
壁となる中間プレナム５と低温プレナム７との
間、高圧プレナム９とその下部に位置する中圧プ
レナム１０との間及び中圧プレナム１０と低温プ
レナム７との間にはそれぞれバルブたとえば逆止
弁２０，２１，２２，２３，２４が５個設けてあ
る。

これら５個の逆止弁２０，２１，２２，２３，
２４は通常時バネにより開となつており、一方に
圧力が加わると閉となるものである。

次に作用について説明する。

原子炉が運転開始する前に炉容器１内へ液体金
属をチヤージする。

この時は５個の逆止弁２０，２１，２２，２
３，２４なスプリングにより開の状態となつてい
るので高温プレナム６と低温プレナム７は逆止弁
２１により、中間プレナム５と低温プレナム７
は、逆止弁２２により、高圧プレナム９と中圧プ
レナム１０は逆止弁２３により、中圧プレナム１
０と低温プレナム７は逆止弁２４により各々接続
されているため、どのプレナムより液体金属をチ
ヤージしても炉容器の下端より順次チヤージされ
るために、ガス溜りが発生せず、熱応力の偏りが
少なくなり、より正確かつ安全に液体金属のチヤ
ージができる。

原子炉が運転を開始すると、ポンプ３の始動と
ともに各プレナムに圧力差が発生する。

ポンプ３の出口１８側である高圧プレナム９が
最も高圧となり、液体金属は炉心４へ送られる。

炉心４の出力損失によつて圧力は若干低くな
り、高温プレナム６へ流入する。

高温プレナム６から中間熱交換器２に流入し、
この中間熱交換器２の圧力損失によつてさらに低
圧になり、低温プレナム７へ流入する。

この低温プレナム７はポンプ入口側につながつ
ているので最も圧力が低いプレナムとなる。

又、中間プレナム５は液体金属が流動しないの
で、ポンプによる圧力は受けない。

又、高圧プレナム９部には図示のように燃料集
合体２６のエントランスノズル２７が位置してお
り、ポンプ３の圧力により、燃料集合体２６が浮
き上がらないようにするためその下端は中圧プレ
ナム１０に差し込まれており、高圧プレナム９と
中圧プレナム１０の圧力差により、燃料集合体２
６下端を隔壁２５に押しつけている。

よつて、高圧プレナム９が最も圧力が高く、次
に中圧プレナム１０、高温プレナム６、中間プレ
ナム５、低温プレナム７の順に圧力が低くなる。

運転中は上記各プレナムの圧力差により、高圧
プレナム９と低温プレナム７間の逆止弁２０、炉
心４周囲の劃成区域８と低温プレナム７との間の
逆止弁２１、中間プレナム５と低温プレナム７の
間の逆止弁２２、高圧プレナム９と中圧プレナム
１０の間の逆止弁２３、及び中圧プレナム１０と
低温プレナム７との間の逆止弁２４は閉の状態と
なつている。

また、燃料交換時あるいは主冷却系事故、電源
喪失事故等によりポンプ３が停止した場合には各
プレナム間の圧力差がほとんどなくなるので、逆
止弁２０，２１，２２，２３，２４はバネによ
り、開の状態となる。

よつて高圧プレナム９、中圧プレナム１０及び
低温プレナム７が連通するので液体金属は炉心部
４で熱せられて高温プレナム６へ上昇し、中間熱
交換器２で冷却されて、低温プレナム７に下降す
る。

すなわち低温プレナム７の冷却された液体金属
は逆止弁２３，２４あるいは２０を通つて炉心を
冷却するというように自然循環による炉心冷却が
行なわれる。

逆止弁２１，２２も開となるが、炉心４を通ら
ないので上昇流は起こらず、自然循環は起こらな
い。

又、ガス作動弁、電動弁、電磁弁等を用いて、
ポンプ３や流量計と連動するようにすることも可
能である。

第３図は、本発明の他の実施例で、高圧プレナ
ム９、劃成区域８、中間プレナム５、低圧プレナ
ム７の間に一個の逆止弁を取り付けた状態を部分
的に示すものであつて、原子炉の運転時の逆止弁
の状態を示している。

すなわち、高圧プレナム９と低圧プレナム７の
間に圧力差があるため逆止弁２９のスプリング３
０は圧力差によつて押され逆止弁２９は閉の状態
となつている。

このため、高圧プレナム９、劃成区域８、中間
プレナム５及び低温プレナム７の各々のプレナム
間の液体金属の流動はなく、高圧プレナム９よ
り、エントランスノズル２７より燃料集合体２６
内を通つて高温プレナムへ流動する流路のみ連通
している。

燃料交換時あるいは、主冷却系事故、電源喪失
事故等によるポンプの停止時においては、各プレ
ナム間の圧力差はほとんどなくなるのでスプリン
グ３０により逆止弁２９が開き、高圧プレナム
９、劃成区域８、中間プレナム５及び低温プレナ
ム７の各プレナム間が連通する。

すなわち逆止弁２９がスプリング３０により押
され、図中右側に移動するため中間プレナム５
と、逆止弁中空部３２および逆止弁孔３４を介し
て導通しているスライド区域３８と、高圧プレナ
ム９が連通し、また導通孔３３が開通することに
より、劃成区域８と隔壁孔３５を介して導通して
いる導通区域３７と、中間プレナム５と導通して
いる逆止弁中空部３２と、低温プレナム７の流入
部３９とが各々連通する。

よつて各プレナムへのチヤージがスムーズに行
なわれる。

各プレナムの連通により、自然循環が起こり、
炉心冷却がなされる。

低温プレナム７より炉心部への液体金属の流路
は下記のようになる。

低温プレナム７の液体金属は流入部３９より導
通孔３３を通つて逆止弁中空部３２へ流れ、さら
に逆止弁孔３４を通つてスライド区域３８へ流
れ、逆止弁２９と弁座３６のすき間を通つて高圧
プレナム９へと導れる。

高圧プレナム９から、エントランスノズルオリ
フイス２８を通つて燃料集合体２６内に入り、炉
心４へ達する。

また前記ポンプが作動し低圧プレナムと高圧プ
レナムの間に圧力差が発生すると、逆止弁２９の
逆止弁オリフイスを液体金属が高流速で流れるた
め、逆止弁２９はスプリング３０の開方向への力
よりも大きな閉の力を受け閉じる。

このことにより、通常の原子炉運転に支障を来
たすことなく前記の利点をだけが得られる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明によれば、原子炉容
器への液体金属をチヤージするに際してのガス溜
り防止及び熱応力の抑制ができ、より確実かつ安
全な液体金属のチヤージが行なえ、しかも非常時
の自然循環による炉心冷却ができるとともに中間
プレナムなどの特定部分へのチヤージの必要がな
い信頼性の高い液体金属冷却原子炉を提供でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の液体金属冷却原子炉の概略を示
す縦断面図、第２図は本発明に係る液体金属冷却
原子炉の一実施例における炉心周辺部を拡大して
示す縦断面図、第３図は本発明に係る液体金属冷
却原子炉に使用される逆止弁を示す縦断面図であ
る。 １……原子炉容器、２……中間熱交換器、３…
…ポンプ、４……炉心、５……中間プレナム、６
……高温プレナム、７……低温プレナム、８……
劃成区域、９……高圧プレナム、１０……中圧プ
レナム、１１……コンクリート壁、１２……ポン
プ入口、１３……中間熱交換器入口、１４……中
間熱交換器出口、１５……ルーフスラブ、１６…
…中間熱交換器冷却ナトリウム出口ダクト、１７
……中間熱交換器冷却ナトリウム入口ダクト、１
８……ポンプ出口、１９……ダクト、２０，２
１，２２，２３，２４……逆止弁、２５……隔
壁、２６……燃料集合体、２７……エントランス
ノズル、２８……エントランスノズルオリフイ
ス、２９……逆止弁、３０……スプリング、３１
……スライドリング、３２……逆止弁中空部、３
３……導通孔、３４……逆止弁孔、３５……隔壁
孔、３６……弁座、３７……導通区域、３８……
スライド区域、３９……流入部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液体金属を収容する頂部の開いた主容器と、
   この主容器内に配置された炉心と、前記主容器内
   で前記炉心の周囲に劃成区域を形成して該炉心を
   収容する内部槽と、この内部槽との間に液体金属
   層を形成して、該内部槽を収容する中間槽と、前
   記内部槽及び中間槽を貫通し炉心周囲に間隔をも
   つて設置される中間熱交換器と、この中間熱交換
   器と間隔をもつて、かつ同軸円上に設置される１
   次系ポンプと、この１次系ポンプの出口の配管
   と、連結され、該炉心部液体金属の入口となる炉
   心下部に設置される第１の下部槽とこの第１の下
   部槽の下部に設置され、固定孔を介して連通して
   いる第２の下部槽とを備えた液体金属冷却原子炉
   において、前記第１の下部槽の液体金属がポンプ
   により押し出され高圧となつている部分（高圧プ
   レナム）と、前記第１の下部槽の外側で、かつ前
   記主容器下部で、しかも前記中間熱交換器または
   炉心冷却系の出口側の冷された液体金属の部分
   （低温プレナム）との間にバルブを設けたことを
   特徴とする液体金属冷却原子炉。 ２ 炉心周囲の液体金属が停滞している劃成区域
   と、前記低温プレナムとの間にバルブを設けた事
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液体金
   属冷却原子炉。 ３ 内部槽と中間槽の間の液体金属の停滞してい
   る領域（中間プレナム）と低温プレナムとの間に
   バルブを設けた事を特徴とする特許請求の範囲第
   １項記載の液体金属冷却原子炉。 ４ 第２の下部槽内の圧力が下げられている液体
   金属領域（中圧プレナム）と低温プレナムとの間
   にバルブを設けたことを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の液体金属冷却原子炉。 ５ 高圧プレナムと、中圧プレナムとの間にバル
   ブを設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の液体金属冷却原子炉。 ６ バルブは５個設けられ、そのうち複数個のバ
   ルブが連動して開閉することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の液体金属冷却原子炉。 ７ ５個設けられたバルブがポンプあるいは流量
   計と連動して開閉することを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の液体金属冷却原子炉。