JPH04177199A - 高速増殖炉の原子炉構造 - 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） 本発明は高速増殖炉（以下ＦＢＲと呼ぶ）の原子炉構造
に関する。

（従来の技術） 第４図は典型的なＦＢＲの燃料集合体等の支持部を部分
的に示す概念図である。この図において、原子炉容器１
内に配置された上部炉心支持板２ａ。

下部炉心支持板２ｂには、燃料集合体３に対応する連結
管４が設けられている。各連結管４の挿入孔内には燃料
集合体３のエントランスノズル５が挿入され、これによ
り燃料集合体３が炉心支持板２ａ、２ｂにより支持され
ている。

一方、冷却材は原子炉容器１の下部に連通ずる冷却材入
口配管６から原子炉容器１内に流入し、炉心支持板２ａ
、２ｂ間に形成された高圧プレナム７内に入り、ここか
ら連結管４の側壁部の冷却材流入口８、エントランスノ
ズル５の開口９を経由して燃料集合体３内に流入する。

燃料集合体３内に流入した冷却材は、燃料集合体３内を
上昇する間に昇温しで燃料集合体３外に流出し、原子炉
容器１に設けた図示しない冷却材出口配管から原子炉容
器１外に流出する。

一方、冷却材流入口８から流入した冷却材のうちの一部
は洩れ流量として連結管４底面の細径の流路孔１０を通
じて低圧プレナム１１に流入する。

第５図は炉心支持板２ａ、２ｂに支持されたエントラン
スノズル３と支持板２ａ、２ｂの一部を拡大して示す縦
断面図である。

燃料集合体３の発熱量は原子炉容器１において、中心部
において最も大きく、周辺部にいくに従って小さくなる
。このため、発熱量に応じた冷却材を流す工夫が必要で
ある。この冷却材流量調節の機能を連結管４の側壁部に
設けた冷却材流入口８とエントランスノズル５の開口９
が有している。

すなわち発熱量の大きい炉心中央部では大きな冷却材流
入口８を周辺部の発熱量の小さい燃料集合体３に対して
は小さな冷却材流入口８を設けている。

大型炉心にあっては発熱量分布の平坦化を図るため、複
数種の燃料集合体を用いているが、発熱量に応じて流量
調節を図る上記の考え方は同じである。

連結管４の側壁部に設ける冷却材流入口８は円周方向に
複数筒設置されるスリット状のものであったり、連結管
４の上下にも数段に亘り設置される丸穴のものが選定さ
れるが、炉心中央部の連結管４が大きな開口面積を有し
ていることに変わりはない。

（発明が解決しようとする課題） 上記構成の従来のＦＢＲ用燃料集合体及びその流量調節
手段においては、冷却材中に気泡が万が一流入してくる
と、一部は冷却材の流れに乗って移動し、一部は高圧プ
レナム７の上部空間に蓄積され、この量がある値以上に
なると連結管４の冷却材流入口８からエントランスノズ
ル５内に流入する可能性があった。

ＦＢＲの炉心に冷却材に混じり気泡が流入すると、極く
小さな炉心を除いて正の反応度が挿入され、発熱量が増
加すると共に、除熱性能の低下により燃料集合体３が損
傷する可能性があった。

このため、冷却材中に気泡が流入するのを防止する対策
が種々講じられている。しかしながら、冷却材の高温部
（炉心出口側）において、カバーガスが冷却材中に溶解
し、熱交換器で冷却材が冷却された後、低温部で析出す
る量にも長時間の運転を考慮すると対策を講じておく必
要がある。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、気
泡混入に対しても、炉心が正の反応度挿入を受けること
のない安全な高速増殖炉の原子炉構造を提供することを
目的としている。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は液体ナトリウムを冷却材とし、原子炉容器内に
配設された上部炉心支持板及び下部炉心支持板と、これ
らを結ぶ連結管から構成される高圧プレナムと、前記連
結管内に装荷される燃料集合体からなるＦＢＲの原子炉
構造において、前記冷却材のナトリウムボイド係数が負
となる炉心周辺部と正となる炉心中央部を区別し、前記
炉心周辺部に対応する前記連結管の側壁に設ける冷却材
流入口の上下設置位置を前記炉心中央部に対して上方に
設置し、気泡が前記炉心中央部よりも通過し易くしてな
ることを特徴とするＦＢＨの原子炉構造を提供する。

（作　用） 冷却材に気泡が混入してきて、高圧プレナム内でその一
部が蓄積される事象を想定する。気泡は高圧プレナムの
上部空間に蓄積されるが、その量が徐々に増加すると、
連結管の側壁に設けた冷却材流入口から流入する。この
場合、流入する燃料集合体はナトリウムボイド係数が負
の炉心周辺部であるので正の反応度が挿入されることは
ない。

（実施例） 第１図及び第２図を参照して本発明に係るＦＢＲの原子
炉構造を説明する。

なお、図中第５図と同一部分には同一符号を付している
。また、ＦＢＲについては第４図で説明した例と同様な
のでその説明は省略する。

すなわち、第１図及び第２図において、上部炉心支持板
２ａ及び下部炉心支持板２ｂと、これらを結ぶ連結管４
により高圧プレナム７が構成される。連結管４内には燃
料集合体３が装荷され、炉心を構成する。この燃料集合
体３に冷却材を流すため、連結管４には冷却材流入口８
が設置され、エントランスノズル５には開口９が設けら
れる。

冷却材は流入口８からエントランスノズルの開口９を経
て、燃料集合体３の中を流れる。一部は下部炉心支持板
の流路孔１０を経て、低圧プレナム１１に流れる。この
ような体系において炉心周辺部の冷却材流入口８ａの位
置を炉心中央部の冷却材流入口８ｂより上部に設置する
。

次に第３図を用いて、実施例の作用を説明する。

第３図は１００万ｋＷｅ級のＦＢＲ炉心の燃料集合体当
たりのボイド反応度の例である。燃料集合体の大きさは
半径方向が約１５ａｎであるが、この例では炉心の最外
周のみが負のボイド係数となっている。従って、気泡が
炉心を通過する時、この集合体を優先的に通過するよう
に上記の対策を講じておくと、万が一気泡が流入しても
正の反応度挿入が生じることはない。

「発明の効果コ 本発明によれば、高速増殖炉の原子炉に万が一気泡が炉
心に流入することがあっても、炉心に正の反応度挿入が
生じることはなく、常に原子炉の安全は保持される。ま
た、高速増殖炉の炉心はボイド係数が正であるという理
由で気泡混入に対してガス巻込みを防止するための過度
の安全対策や事故解析がなされてきたが、これらも不要
となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る高速増殖炉の原子炉構造の一実施
例を示す縦断面図、第２図は第１図におけるＡ−Ａ矢視
横断面図、第３図は本発明の詳細な説明するための炉心
のボイド反応度を示す特性図、第４図は従来の高速増殖
炉の要部を示す縦断面図、第５図は第４図における原子
炉構造を示す縦断面図である。 １・・・原子炉容器 ２ａ・・・上部炉心支持板 ２ｂ・・・下部炉心支持板 ３・・・燃料集合体 ４・・・連結管 ５・・・エントランスノズル ６・・・冷却材入口配管 ７・・・高圧プレナム ８・・・冷却材流入口 ９・・・開口 １０・・・流路孔 １１・・・低圧プレナム （８７３３）代理人　弁理士　猪　股　祥　晃（ほか　
１名） 第２図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 液体ナトリウムを冷却材とし、原子炉容器内に配設され
   た上部炉心支持板及び下部炉心支持板と、これらを結ぶ
   連結管から構成される高圧プレナムと、前記連結管内に
   装荷される燃料集合体からなる高速増殖炉の原子炉構造
   において、前記冷却材のナトリウムボイド係数が負とな
   る炉心周辺部と正となる炉心中央部を区別し、前記炉心
   周辺部に対応する前記連結管の側壁に設ける冷却材流入
   口の上下設置位置を前記炉心中央部に対して、上方に設
   置してなることを特徴とする高速増殖炉の原子炉構造。