JPH04198894A - 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、特に炉容器と熱交換器容器中に冷却材を備え
た高速増殖炉に関する。

（従来の技術） 周知の通り、高速増殖炉は構造により大きくタンク型、
ループ型に分けられ、種々の実験研究か行われると共に
一部においては商業発電のための運転か行われている。

そして将来のエネルギ問題を解決する手段の一つとして
、現在もなお検討か続けられている。

このような中、従来から検討が行われているのものの一
つについて第４図を参照して説明する。

第４図は概要を示す模式図であり、図において、１は上
部を基礎に固着して吊下するように支持された半球面の
底部を有する炉容器で、この炉容器１の上部開口はルー
フスラブ２により閉塞されている。そして炉容器１の側
壁の中間部に設けられた隔壁３によって炉心４が、炉容
器１内の中間部に支持されると共に炉容器１の内部が上
部区域と下部区域に区域分けされている。またルーフス
ラブ２には図示しない支持部により支持された低温配管
５と高温配管６か略鉛直に貫通しており、両配管５，６
の貫通部分は気密状態に保たれている。

そして低温配管５の一端は炉心４に取着され、高温配管
６の鉛直に延びた一端部７の下方向に開口した開口部分
７ａは炉容器１内に配設されている。

なお、炉容器１の内部には液体金属の冷却材、例えばナ
トリウム８が、液位が高温配管６の開口部分７ａよりも
高くなるような状態に収納されている。

９は炉容器１内のナトリウム８の自由液面である。

また、１０は上部を基礎に固着して吊下するように支持
された半球面の底部を有する熱交換器容器で、この熱交
換器容器１０の上部開口は蓋部材１１により閉塞されて
いる。蓋部材１１には高温配管６が略鉛直に貫通してお
り、炉容器１側と同様に配管６の貫通部分は気密状態に
保たれている。高温配管６の鉛直に延びた他端部１２の
下方向に開口した開口部分１２ａは熱交換器容器１０内
に配設されている。また蓋部材１１には中間熱交換器１
３が貫通して固着されている。そして熱交換器容器１０
の内部には炉容器１と同し液体金属の冷却材、例えばナ
トリウム１４が、液位か高温配管６の開口部分１２ａよ
りも高くかつ炉容器１内のナトリウム８の液位より低く
なるような状態に収納されている。なお１５は熱交換器
容器１０内のナトリウム１４の自由液面である。また高
温配管６は、中間部１６か両容器１゜１０の間を、各ナ
トリウム８，１４の自由液面９，１５より高い位置を経
由するように配設されていて、サイフオンを形成してい
る。

そして、定常運転を開始することによって炉容器１中の
ナトリウム８は、炉心４で加熱され、高温度となって高
温配管６の一端部７の開口部分７ａから吸込まれ、他端
部１２の開口部分１２ａから熱交換器容器１０中に吐出
され、移送される。移送された熱交換器容器１０中の高
温のナトリウム１４は、中間熱交換器１３において図示
しない中間冷却系の冷却材との間で熱交換されて低温度
となり、図示しない循環ポンプによって炉容器１に戻さ
れる。そして、再び炉心４で加熱されて高温度となり、
上記のサイクルを繰返す。

上記の従来技術においては、通常の運転状態て各容器１
，１０中のナトリウム８，１４の自由液面９゜１５か高
温配管６の開口部分７ａ、　１２ａよりも十分高い位置
にあるようになっている。しかし振動数か数Ｈｚ以下の
長周期成分を含む地震動か加わると、炉容器１及び熱交
換器容器１０内に収納されたナトリウム８，１４か振動
し、ナトリウムの自由液面９゜１５はスロッシングを起
こす。このスロッシングは加わった振動や炉容器１及び
熱交換器容器１０等の条件がそれぞれ異なるため、両容
器１．１０で一般に大きさや周期か異なったものとなる
。

そして例えば大きな地震か発生した場合にはスロッシン
グによって高温配管６の開口部分７ａ。

１２ａよりもナトリウム８，１４の液面が下がってしま
う可能性がある。このときナトリウム８．１４の液面よ
りも高い位置に来てしまった高温配管６の開口部分ては
、周囲の気体が高温配管６に流入し、サイフオンが成立
しない、いわゆるサイフオンブレークが生しる。このよ
うなサイフオンブレークか生じると炉容器１から熱交換
器容器１０への冷却材のナトリウムの移送が止まり、回
復しなくなってしまい、炉心４の温度か著しく上昇し、
これによる炉の緊急停止か必要な事態を招いてしまう虞
がある。

（発明か解決しようとする課題） 上記のような長周期成分を含む振動か加わり、炉容器及
び熱交換器容器内に収納された液体金属の冷却材がスロ
ッシングを起こし、両容器間に配設された配管に気体が
流入してサイフオンブレークが生し、冷却材の移送かで
きなくなって炉の緊急停止を招く虞かあるという状況に
鑑みて本発明はなされたもので、その目的とするところ
は長周期成分を含む振動が加わり、炉容器等に収納され
た冷却材の表面にスロッシングが発生するようなことか
あっても、冷却材の移送が止まり、回復しなくなってし
まうことがなく、炉の著しい温度上昇やこれにともなう
炉の緊急停止を招かない高速増殖炉を提供することにあ
る。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の高速増殖炉は、炉心と、この炉心を冷却材中に
浸漬して収納した炉容器と、この炉容器から移送された
冷却材を流通させて熱交換する熱交換器と、この熱交換
器と冷却材とを収納した熱交換器容器と、炉容器内に一
端部を配設し、かつ熱交換器容器内に他端部を配設して
熱交換器容器内に炉容器内の冷却材を吸込み移送する配
管手段とを偏えるものにおいて、配管手段の両端部近傍
の少なくとも一方が、冷却材が出入する開口部分と、こ
の開口部分より低い位置に設けられ開口部分から流出入
する冷却材の流通方向をほぼ反転させる反転部分とを具
備していることを特徴とするものである。

（作用） 上記のように構成された高速増殖炉は、熱交換器容器に
炉容器の冷却材を吸込み移送する配管の端部が、冷却材
か出入する開口部分と、これより低い位置に設けられた
冷却材の流通方向反転部分とを備えているため、冷却材
に生じたスロッシングなどによって配管の端部か冷却材
の外に露出することがあっても、冷却材が出入する開口
部分と、この開口部分より低い位置に設けられた反転部
分との間に冷却材か保持され、保持された冷却材により
配管内に周囲の気体か入ることか防止できる。このため
配管による冷却材の移送機能か停止、あるいは回復不能
にならす、スロッシングか治まる等すると定常の冷却を
行うことかできる。

そして冷却か行えないことによる炉心の著しい温度上昇
、やそれに伴う炉の緊急停止を招く虞かない。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図乃至第３図を参照して説
明する。尚、従来と同一部分は同一符号を付して説明を
省略し、従来と異なる本発明の構成について説明する。

先ず、第１の実施例を第１図により説明する。

第１図は概要を示す模式図であり、図において、２０は
図示しない支持部によって支持された高温配管で、これ
はルーフスラブ２及び蓋部材１１に気密を保持した状態
て略鉛直に貫通している。また高温配管２０は上記した
従来の高温配管６と同様に中間部２１か炉容器１と熱交
換器容器１０の間を、各ナトリウム８．１４の自由液面
９．１５より高い位置を経由するように配設されている
。さらに高温配管２０の一端部２２は炉容器１内に、ま
た他端部２３は熱交換器容器１０内にそれぞれ鉛直に配
設されている。

そして高温配管２０の両端部２２．２３は、本管２４の
下方向に開口した管端２５．２［ｉと、この管端２５．
２１１ｉの開口に対向するように底部を設け、本管２４
の外径より大きい内径を有し、上方向に開口した開口部
分２７．２８を管端２５．２Ｂよりも高い位置にくるよ
うにして取着された椀形状の補助容器２９．３０を設け
ている。なお、補助容器２９．３０は本管２４に同軸心
となるように梁３１によって取着されている。これによ
り本管２４内と補助容器２９．３０の開口部分２７゜２
８との間に形成される流通路は、管端２５．２６の部分
に流通方向の反転部分３２．３３が形成されたものとな
る。

また、補助容器２９．３０の開口部分２７．２８は炉容
器１及び熱交換器容器１０の各ナトリウム８．１４の自
由液面９．１５より低い位置にそれぞれ配設され、高温
配管２０はサイフオンを形成する。

上記の本実施例によれば、定常の運転状態においては炉
心４で加熱されたナトリウム８は、開口部分２７から吸
込まれて流入し、一端部２２側の補助容器２９内を下方
向に流れて管端２５に至り、反転部分３２で流れ方向が
反転して本管２４内を上方向に向かって流通し、中間部
２１を通って熱交換器容器１０側に移送される。本管２
４内を流通するナトリウムは、本管２４の他端部２３を
下方向に流れて管端２６に至り、反転部分３３て流れ方
向か反転して他端部２３側の補助容器３０内を上方に流
れ、開口部分２８から熱交換器容器１０内に吐出される
。そして熱交換器容器１０内のナトリウム１４は、この
後、従来のものと同様に中間熱交換器１３での熱交換等
が行われる。

また、運転中に地震が発生するなどして長周期成分を含
む振動が加わり、炉容器１及び熱交換器容器ＩＯ内に収
納されたナトリウム８．１４が振動し、ナトリウムの自
由液面９，１５がスロッシングを起こした場合は次のよ
うになる。すなわち、スロッシングによって高温配管２
０の冷却材の出入りする開口部分２７．２８よりもナト
リウム８，１４の液面が下かってしまっても、補助容器
２９．３０内にナトリウムか残り、開口部分２７．２８
と管端２５．２Ｇの高さの差に相当する分のナトリウム
か先ず管内に流入し、直ちに本管２４内に周囲の気体か
流入することかない。そして本管２４内に気体が流入す
る前に露出した開口部分でのナトリウムの液面が再び上
昇し、補助容器２９．３０にナトリウムか満たされて本
管２４内に気体か流入せす、ナトリウムの流れが跡切れ
ることがなくなりサイフオンブレークを生じることがな
い。

なお、スロッシングの想定される周期やナトリウムの移
送量等に応じて、予め補助容器２９．３０の大きさや開
口部分２７．２８と管端２５．２Ｂの高さの差等を適宜
設定することにより、高温配管２０の端部の開口部分２
７．２８がナトリウム８，１４の外に露出してから、本
管２４内に周囲の気体か流入するまでの時間を長くする
ことかことかできる。また両端部の開口部分２７．２８
の高さを同じ高さにしておけば、スロッシングにより同
時に開口部分２７．２８か露出した場合においても、−
時ナトリウムの移送が止まるもののスロッシングか治ま
り同容器１゜１０のナトリウム８．１４の自由液面９，
１５の液位差が元にもどると共に移送か回復する。

これにより、スロッシングか発生しても本管２４内に気
体が流入し、炉容器１から熱交換器容器１０への冷却材
のナトリウムの移送が止まり、回復しなくなってしまう
ことかない。そのため炉心４の温度が著しく上昇して炉
の緊急停止をしなければならない事態が起きない。

次に、第２の実施例を第２図により説明する。

第２図は高温配管の端部の部分断面図であり、図におい
て、３５は上記第１の実施例と同様に炉容器と熱交換器
容器の間に配設された高温配管で、これの中間部は炉容
器及び熱交換器容器の中に鉛直に配設されている。この
高温配管３５の端部３６は中間部に連続してＵ字状に形
成されており、またこのＵ字状の湾曲部よりも高い位置
で、上方向に開口した管端が開口部分３７を形成してい
る。そしてＵ字状湾曲部の配管内の曲底部に冷却材の反
転部分３８が形成されている。

このように形成された高温配管３５を有するものにおい
て、両方の端部３６が、炉容器と熱交換器容器のナトリ
ウムの内部に配設されてサイフオンを構成し、炉容器か
ら熱交換器容器に高温配管３５を通じてナトリウムが移
送されている。すなわちナトリウムは炉容器側の端部３
６の管端に形成された開口部分３７から吸込まれて略下
方向に流れ、湾曲部の反転部分３８で流れる方向を路上
方向に変えながら中間部に向かって流れる。そしてナト
リウムは、熱交換器容器側の端部３６の管内を略下方向
に流れ、湾曲部の反転部分３８で流れる方向を路上方向
に変えなから管端の開口部分３７に向かって流れ、熱交
換器容器内に吐出される。

また、地震等の発生で長周期成分を含む振動が加わり、
炉容器及び熱交換器容器内のナトリウムが振動し、スロ
ッシングが生起した場合は次のようになる。すなわち、
スロッシングによって高温配管３５の冷却材の出入りす
る開口部分３７よりも炉容器あるいは熱交換器容器のナ
トリウムの液面が下がってしまっても、端部３６のＵ字
状の部分内にナトリウムか残り、開口部分３７と反転部
分３８の高さの差に相当する分のナトリウムが先ず高温
配管３５内に流入し、直ちに高温配管３５内に周囲の気
体か流入することかない。そして高温配管３５内に気体
か流入する前に露出した開口部分でのナトリウムの液面
か再び上昇し、Ｕ字状の部分にナトリウムか満たされて
高温配管３５内に気体か流入せす、ナトリウムの流れか
跡切れることかなくなりサイフオン、ブレークを生じる
ことかない。

そして、このように構成された本実施例でも第１の実施
例と同様の作用及び効果が得られる。

さらに、第３の実施例を第３図により説明する。

第３図は高温配管の端部の一部を切欠して示す正面図で
あり、図において、４０は上記第１の実施例と同様に炉
容器と熱交換器容器の間に配設された高温配管で、この
高温配管４０は外管４１と、外管４Ｉに同軸に内装され
た内管４２の二重管構造に形成され、炉容器及び熱交換
器容器の中には鉛直に配設されている。そして高温配管
４０の両方の端部４３は同構造に構成されており、外管
４１の端部は複数の窓状の開口部分４４を有し、かつ半
球面の底部で閉塞されていて、また内管４２の端部は開
口した管端４５が外管４１の開口部分４４と底部との中
間に位置するように配置され、かつ底部との間に間隙が
形成されるように設けられている。これにより外管４１
と内管４２との間の冷却材流通路と、内管４２内の冷却
材流通路とは管端４５の流通方向の反転部分４Ｂで接続
されることになる。

このように形成された高温配管４０を有するものにおい
て、両方の端部４３が、炉容器と熱交換器容器のナトリ
ウムの内部に配設されてサイフオンを構成し、炉容器か
ら熱交換器容器に高温配管４０を通じてナトリウムか移
送されている。すなわちナトリウムは炉容器側の端部４
３の開口部分４４から吸込まれて高温配管４４内に流入
し、外管４１と内管４２との間の流通路を下方向に流れ
、管端４５の反転部分４６で流れる方向を上方向に変え
て内管４２内に入り、中間部に向かって流れる。そして
ナトリウムは、熱交換器容器側の端部４３の内管４２内
を下方向に流れ、管端４５の反転部分４６で流れる方向
を上方向に変えて外管４１と内管４２との間の流通路を
流れ、開口部分４４から熱交換器容器内に吐出される。

また、地震等の発生で長周期成分を含む振動か加わり、
炉容器及び熱交換器容器内のナトリウムか振動し、スロ
ッシングか生起した場合は次のようになる。すなわち、
スロッシングによって高温配管４０の冷却材の出入りす
る開口部分４４よりも炉容器あるいは熱交換器容器のナ
トリウムの液面か下がってしまっても、端部４３の開口
部分４４と底部との間の管内にナトリウムか残り、開口
部分４４と反転部分４６の高さの差に相当する分のナト
リウムが先ず高温配管４０内に流入し、直ちに高温配管
４０内に周囲の気体か流入することがない。そして高温
配管４０内に気体か流入する前に露出した開口部分での
ナトリウムの液面が再び上昇し、ナトリウムが高温配管
４０の先端部から開口部分４４まての間に満たされて高
温配管４０内に気体が流入せず、ナトリウムの流れか踏
切れることかなくなりサイフオンブレークを生じること
かない。

そして、このように構成された本実施例においても第１
の実施例と同様の作用及び効果が得られる。また本実施
例では高温配管４０を二重管構造にしているため、炉容
器及び熱交換器容器の外に配設した中間部では、内管４
２内を流れる高温のナトリウムの温度か低下し難く、ま
た逆に周囲への熱影響か低減できる効果を有する。

尚ミ本発明は上記の各実施例にのみ限定されるものでは
なく、配管内の液体金属の冷却材を移動させる手段とし
てサイフオンを用いることなく、配管の中間部にポンプ
などを配置したものにも適用できる等、要旨を逸脱しな
い範囲内で適宜変更して実施し得るものである。

［発明の効果］ 以上の説明から明らかなように、本発明は、。

熱交換器容器に炉容器の冷却材を吸込み移送する配管の
端部が、冷却材が出入する開口部分と、これより低い位
置に設けられた冷却材の流通方向反転部分とを備える構
成としたことにより、次のような効果が得られる。即ち
長周期成分を含む振動か加わり、炉容器等に収納された
冷却材の表面にスロッシングか発生するようなことかあ
っても、配管による冷却材の移送か止まったり、−時的
に停止した移送か回復しなくなってしまったりすること
かなく、炉の著しい温度上昇やこれにともなう炉の緊急
停止を招く虞かない等の効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の第１の実施例の概略構成を示す模式図
、第２図は第２の実施例における高温配管の端部の部分
断面図、第３図は第３の実施例における高温配管の端部
の一部を切欠して示す正面図、第４図は従来例の概略構
成を示す模式図である。 １・・炉容器、　　　　　４・・・炉心、８．１４・・
・ナトリウム（冷却材）、１０・・熱交換器容器、　　
１３・・・中間熱交換器、２０・・・高温配管、　　　
　２Ｉ・・・中間部、２２・・・一端部、　　　　　２
３・・他端部、２４・・本管、　　　　　　２７．２８
・・開口部分、２９、３０・・補助容器、　　３２．３
３・・・反転部分。 第２図　　　第３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炉心と、この炉心を冷却材中に浸漬して収納した炉容器
   と、この炉容器から移送された冷却材を流通させて熱交
   換する熱交換器と、この熱交換器と前記冷却材とを収納
   した熱交換器容器と、前記炉容器内に一端部を配設し、
   かつ前記熱交換器容器内に他端部を配設して前記熱交換
   器容器内に前記炉容器内の冷却材を吸込み移送する配管
   手段とを備えるものにおいて、前記配管手段の両端部近
   傍の少なくとも一方が、前記冷却材が出入する開口部分
   と、この開口部分より低い位置に設けられ前記開口部分
   から流出入する冷却材の流通方向をほぼ反転させる反転
   部分とを具備していることを特徴とする高速増殖炉。