JPH0426079B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、液体金属原子炉用二次熱伝達回路に
関し、詳言すれば、ナトリウムのごとき液体金属
によつて冷却される原子炉用二次熱伝達（冷却）
回路に関するものである。

現在の技術状態において、高速中性子原子力発
電所は通常第２熱伝達回路に含まれるナトリウム
にその熱を譲る熱交換にまで熱を搬送するために
ナトリウムが炉心の燃料体によつて発生される熱
を抽出する第１回路を含んでいる。第２回路中の
熱交換から出ている熱いナトリウムは、電気を発
生するように、タービンに蒸気を供給する第３の
熱伝達回路に含まれる圧力下の水にその熱を譲る
蒸気発生器にまで熱を搬送する。

インテグラル型原子炉と呼ばれる概念によれ
ば、第１熱伝達回路は同時に炉心、熱交換器およ
び第１回路の循環ポンプ、ならびにこの回路内に
含まれる液体ナトリウムを含んでいるタンク内で
完全に一体にされる。熱交換器は３個または４個
であり、原子炉容器の外部の第２熱伝達回路は大
抵３または４個の同一のループに分割される。第
３熱伝達回路についても同様である。

現在実施されている高速中性子原子力発電所に
おいて、第２熱伝達回路の存在は放射性の第１ナ
トリウムを極めて完全に密閉する必要によりかつ
蒸気発生器の熱交換面からの漏洩の不虞の影響か
ら第１回路を保護することが必須であるために正
当化される。

実際に、このような場合には、高圧下の水また
は蒸気がナトリウムと接触する。その場合に発生
される化学反応は非常に発熱的でありかつ腐食性
かつ危険性のある反応生成物（苛性ソーダ、水
素）を放出する。それゆえ、炉心、すなわち、第
１回路をこのナトリウム／水反応（超過圧力、ナ
トリウムによる汚染）の考え得る影響から保護す
るのが良い。

第１図には、高速中性子原子炉の第２冷却ルー
プの従来の構造を示してある。このループは、太
線で示された態様において、熱交換器４を含んで
いる。もちろん、鎖線で示したように、第２ルー
プまたは第２の熱交換器を含むことができる。交
換器４はスラブ３により閉塞されかつ炉心７およ
び第１熱伝達回路を含んでいるタンク２内に配置
される。詳言すれば、タンク２は液体ナトリウム
５で充填されている。各熱交換器４の出口は往路
導管８によつて蒸気発生器６に接続されている。
該蒸気発生器はその上方部分にナトリウムの自由
レベルＮを画成するアルゴンポケツト６ａを含ん
でいる。蒸気発生器６の出口は導管１０によつて
循環ポンプ１２の吸込み開口に接続され、該循環
ポンプの各送出開口は導管１４によつて熱交換器
４の入口に接続される。

従来のこのような二次冷却ループにおいて、ポ
ンプの軸の通路の密封はナトリウムとパツキンと
の間に挿入されるアルゴンのごとき化学的中性ガ
ス（以下、単に中性ガスと称する）と接続する機
械的パツキンによつて行なわれる。このために、
ナトリウムの自由面Ｎ１上にはアルゴンポケツト
１２ａが存在している。さらに、ポンプのロータ
はその大きさが（熱膨張による）第２ループ内の
ナトリウム量の可能なすべての増加をパツキンの
浸漬なしに吸収するに十分である膨張容器１８内
に置かれる。最後に、容器１８内のナトリウムの
上に存在するアルゴンの漏洩の場合に生ずるかも
知れないパツキンの浸漬の危険をすべて回避する
ために、容器１８は回路の最も高い点に置かれ
る。

ナトリウム補給導管２０は容器１８の上方部分
に対して下方据付け部分に配置された貯蔵容器２
４に接続する。この導管２０は循環ポンプ１９お
よびナトリウムの浄化装置２１を備えている。導
管２０は導管１０の排出導管３８内に位置される
排出弁Ｖ２の偶発的漏洩をとくに補償せしめる。
逆の意味において、容器１８内のナトリウムの自
由レベルＮ１の時ならぬすべての上昇は導管８の
排出導管３６に位置された排出弁Ｖ１の下方で導
管３６に容器１８を接続するオーバーフロー導管
によつて補償される。

容器１８内のアルゴンの圧力は入口管２３によ
つて制御される。同様に、容器２４内のナトリウ
ムの自由レベルＮ２の上にアルゴンポケツト２４
ａが存在しその圧力は管２６によつて制御され
る。さらに、蒸気発生器及びポンプの上のアルゴ
ンポケツト６ａおよび１２ａは圧力レベルＮおよ
びＮ１の釣合い導管２５により連通している。

とにかく第１図に示すように、容器２４は同様
に蒸気発生器６中の漏洩の場合にナトリウム／水
の反応から生ずる生成物の偶発的な回収に使用す
る。このため、導管３０は蒸気発生器６の下方部
分を容器２４の上方部分に接続する。この管路
は、ナトリウム−水の反応による過圧の作用によ
つて破壊しかつしたがつて二次ループの減圧を許
容する大径の破裂薄膜２８によつて通常閉塞され
る。この場合に、容器２４はナトリウム−水の反
応から生ずる液体およびガス生成物の分離を確実
にする。しかしならが、この作用は導管３１によ
つて容器２４と連通しかつ単一ガス生成物（水
素、アルゴン、水蒸気）の大気への送出煙突３４
を備えている、例えばサイクロン型の第２分離器
３２によつて確実になされることができる。

蒸気発生器内に生じることができるナトリウ
ム／水き反応生成物を回収せしめるこの手段に加
えて、シヨツクが熱交換器４にまで伝わらないよ
うに、熱交換器の上流および下流に二次回路内の
シヨツクを減衰させるための手段が設けられる。
蒸気発生器６の熱交換域の上流で、この手段は蒸
気発生器と同様に内部にかつその上方部分に形成
されたアルゴンポケツト６ａによつて構成され
る。このアルゴンポケツト６ａはその場合に上流
緩衝容器の役割をする。蒸気発生器の下流で、下
流緩衝容器はポケツト１２ａを含んでいるポンプ
の膨張容器１８と合流される。

記載された従来技術の第２ループは装置の上方
部分にポンプを配置することおよび大きな膨張容
器１８内にポンプのロータを配置することにより
主として生ずる幾つかの不都合を有している。

かくして、高い位置のポンプはキヤビテーシヨ
ンを避けるため僅かな回転速度、それゆえ大径の
ホイールおよび遅い駆動のモータを採用すること
を強いる吸込みの弱い液圧状態にポンプ自体を置
く。その構体はポンプの価格がその径の２乗とし
て増大するといわれているので障害となりかつ高
価である。平行して、ポンポを囲繞する膨張容器
は重くかつ高価である。さらに、ポンプ−容器か
らなる構体の重量の高い据付け部分におけるその
配置との結合は高められるにつれて増大する傾向
がある偶発的な地震運動を防ぐためにとくに重要
な支持構造を必要とする。さらに、ループの種々
の要素の導入および重力によりループを空にする
ことができる必要を考慮すると、設備を取り付け
る配管が長くかつ面倒である。最後に、膨張容器
の配置はそれが蒸気発生器と連通する容器システ
ムを形成するようになつている。蒸気発生器中の
ナトリウム／水の反応の場合においては、そのと
き膨張容器が辛うじて抑制することができる大き
な振幅の振動を生じる。

これらの不都合を救済するために、ヨーロツパ
特許出願第0014662号には、ポンプを囲繞する膨
張容器を省きかつ貯蔵容器のすぐ上で、かつ設備
の下方部分にポンプを置くことが提案されてい
る。この解決は二次ループの能動部分に貯蔵容器
を導入しかつそれに下流調圧容器および膨張容器
の役割を同時にさせることによつて可能とされ
る。しかしながら、それは十分な圧力に貯蔵容器
内にナトリウムを張り出しているアルゴンポケツ
トを置くことにより二次ループの全体においてナ
トリウムの圧力を釣り合せることを要する。実際
上、この圧力は第３バールにすべきである。

この公知の解決は十分な液圧作動状態にポンプ
を置くという利点を有するが、浸漬配管を備えた
圧力化貯蔵容器の利用は冷却液としてナトリウム
の利用を生ずる危険を重大な方法で増大するに至
る。とくに、回路中の漏洩の場合に、漏洩流量は
霧化ナトリウムの発火の危険と同様に、著しく増
大される。このような解決の他の不都合の中で、
貯蔵容器を回路の残部から絶縁することができな
いことおよびポンプ中の漏洩流の方向の逆転によ
り困難な過度現象が存在することが挙げられる。
さらに、貯蔵容器による満たされた作用の増倍が
この容器内に生ずる熱液圧現象および対応する熱
機械的負荷の制御をとくに困難にさせる。

本発明は、二次液体金属循環用ポンプの重さ、
大きさ、及びコストを下げ、ポンプを囲む従来の
如き膨張容器を省き、管系の長さを短くし、しか
もナトリウムを冷却用液体として用いることによ
る、例えば、回路からリークした場合に生ずる危
険を増加させないような二次熱伝達回路を提供す
ることを目的とするものである。

すなわち、本発明は原子炉のタンク内に置かれ
た少なくとも１つの熱交換器と、前記タンクの外
側に設けられた垂直蒸気発生器と、該蒸気発生器
の少なくとも１つの入口管に前記各熱交換器の出
口管を接続する往路導管と、前記蒸気発生器の少
なくとも１つの出口管を前記各熱交換器の入口管
に接続する復路導管と、該復路導管に配置され、
二次熱伝達回路に含まれる二次液体金属の循環ポ
ンプと、前記蒸気発生器内の熱交換域の上方およ
び下方にそれぞれ前記二次熱伝達回路内に配置さ
れた上流緩衝容器および下流緩衝容器と、該往路
導管及び復路導管の少くとも１つと連通すること
ができる二次液体金属貯蔵容器とからなり、前記
蒸気発生器が、その上部に前記上流緩衝容器を形
成する外方ケーシングを含み、前記上流緩衝容器
が前記ケーシングの上方部分において、前記熱交
換域の上方の第１中性ガスポケツトの下に液体金
属の第１自由レベルN′を形成する液体金属で冷
却される原子炉二次熱伝達回路であつて、前記下
流緩衝容器は前記外方ケーシングの下方の内部に
配置されかつ第２中性ガスポケツトの下に液体金
属の第２自由レベルN₃′を形成し、この下流緩衝
容器は環形状を有し、二次液体金属が熱交換域と
前記蒸気発生器の出口管との間で下方に向つて流
れる蒸気発生器の出口区域のまわりの前記交換区
域の下方に位置し、前記下流緩衝容器は前記出口
区域と連通し、前記下流緩衝容器内の二次液体金
属の自由レベルの上方に前記第２中性ガスポケツ
ト内の第１中性ガス圧力を達成するための手段１
８０が設けられ、そして前記貯蔵容器および前記
上流緩衝容器内に同時に前記第１中性ガス圧力よ
り低い第２中性ガス圧力を達成するための手段１
４３が設けられていることを特徴とする液体金属
原子炉用二次熱伝達回路である。

これらの特徴によれば、従来の如き膨張容器を
省きかつポンプを低い位置に置くことができ、こ
れにより回路をアルゴンの高圧力下に置く必要も
なく、また貯蔵容器を事実上二次ループ内に導入
することもない。これにより設備の全体の大きさ
および価格のかなりの減少と、蒸気発生器中でナ
トリウム／水の反応が生じた場合における熱交換
器の保護の改良を行うことができ、また安全性の
観点（低圧力）ならびにポンプの作動に関して満
足な操作条件が得られる。

さらに、下流緩衝容器の環形状は液体金属／中
性ガスの界面に大きな表面積を与え、この容器内
の液体金属のレベルの変化を蒸気発生器の高さか
らみてほんの少しの変化に制限する。かくして、
熱交換管の膨張吸収屈曲部が位置する域の外側を
流下する液体金属の減衰を生じさせることがで
き、熱交換管屈曲部が振動する危険を制限する。

本発明の実施例の第１の変形によれば、循環ポ
ンプはポンプ本体および該ポンプ本体と一体の液
圧パツキンを横断する垂直軸を介して前記ポンプ
本体内のロータの回転を制御するモータからなる
軸方向吸込み式機械ポンプであり、二次液体金属
は前記パツキンの上方に位置される前記ポンプ本
体の一部分において中性ガスポケツトの下に自由
レベルを形成し、該中性ガスポケツトは第２中性
ガス圧力を達成するための手段に接続される。

好ましくは、二次熱伝達回路は、その場合にさ
らに、ポンプ本体内の二次液体金属のレベル調整
手段、ポンプの上流において復路導管に貯蔵容器
を接続する供給管路を含む前記レベル調整手段、
前記貯蔵容器に液圧パツキンの上方のポンプ本体
に形成されたオーバーフロー部分を接続する排出
管路、および前記貯蔵容器に向つて前記ポンプの
前記液圧パツキンを横切つて二次液体金属の永久
漏洩により作動することができるように、前記供
給および排出管路内に二次液体金属を永久に循環
させるための手段からなる。

ポンプの実施例の第２の変形によれば、循環ポ
ンプは電磁ポンプである。

本発明の二次伝達回路においては、蒸気発生器
は垂直な外方ケーシングを有し、二次液体金属の
少なくとも１つの入口管および少なくとも１つの
出口管とからなる型のものが用いられ、前記ケー
シングの内部に画成される空間が前記入口管と連
通する液体金属の入口区域、前記出口管と連通す
る液体金属の出口区域および二次液体金属が前記
入口区域と前記出口区域との間の第３の水循環管
のまわりに高い所から低い所に循環する熱交換域
とに分割され、この蒸気発生器はさらに容器の上
方端に充填する第１中性ガスポケツトにより形成
される上流緩衝容器を含んでいる。

本発明に用いられるこのようなて蒸気発生器
は、環形状で、熱交換域の下方に位置し、且つそ
の内部隔壁の下端に形成された少なくとも１つの
開口により出口区域と連通する下流緩衝容器を含
み、そして前記内部隔壁の密封上方端は第２中性
ガスポケツトにより充填されることを特徴として
いる。

本発明の特別な実施態様によれば、この発生器
の出口区域は外方ケーシングの下方部分に同軸的
に配置されたフエルールの内部に画成され、下流
緩衝容器は、前記フエルールの下方部分が前記下
流緩衝容器の内部隔壁を形成するような方法で前
記フエルールのまわりに配置され、該フエルール
の下方端は開口を画成するために前記ケーシング
の底部から一定の距離で終端される。

第１変形例によれば、下流緩衝容器の外部隔壁
とケーシングとの間には環状通路が画成され、そ
れゆえ二次液体金属の限定された循環が、前記下
流緩衝容器の上方に、前記フエルールのまわりに
画成された環状空間内に達成される。

第２の変形例によれば、フエルールは下流緩衝
容器の上方隔壁の上方に少なくとも１つの通路を
含み、それゆえ二次液体金属の限定された循環
が、前記下流緩衝容器の上方に、前記フエルール
のまわりに画成された環状空間内に達成される。

以下に添付図面を参照して本発明の種々の実施
態様をそれに限定されない例として説明する。

第２図には本発明によつて実施された二次回路
のループが簡単化した方法で示してあらる。この
図から炉のタンク１０２を支持しかつ閉塞するス
ラブ１０３が載る炉の建造物１０１の一部分を見
ることができる。このタンク１０２は一次液体金
属１０５で充填されかつ公知の方法で炉の一次回
路全体を含んでいる。とくに第２図には、主タン
ク１０２の内部に、炉心１０７ならびに一次ナト
リウム１０５により炉心から抽出された熱を二次
回路内を循環するナトリウムに伝達するのに使用
する熱交換器１０４を示してある。一般に、熱交
換器１０４は交換区域全体を一次ナトリウム１０
５内に浸漬しかつ熱交換器の頭部のみがスラブの
上方に位置されるようにスラブ１０３に懸架され
る。

建造物１０１の外部で、第２図に示された二次
ループは主として垂直蒸気発生器１０６および循
環ポンプ１１２からなる。交換器１０４の頂部の
出口管は往路導管１０８により蒸気発生器１０６
の二次ナトリウムの入口管１５６に接続される。
かくして蒸気発生器内に導入された二次ナトリウ
ムはケーシング１５０の内部で該ケーシングの下
方端に配置された出口管１６６にまで循環する。
その行程の期間内にかつ後で詳述するように、二
次ナトリウムは低い方から高い方へ第３の水／蒸
気回路（図示せず）からの圧力下の水を循環する
符号１６９のごとき多数の螺旋交換管の間を進
む。この回路内に循環する水はかくして蒸発され
かつ発電機を制御するタービンを駆動する。

このように冷却された二次ナトリウムは管１６
６を通つて蒸気発生器１０６から出てかつ熱交換
器１０４の頭部の入口開口に向つて２つの部分１
１０ａ，１１０ｂ内の復路導管を通つて戻る。詳
言すれば、復路導管の部分１１０ａは軸方向吸込
み式液圧ポンプ１１２の吸込み開口と蒸気発生器
の出口管を連通せしめかつポンプの送出開口を熱
交換器１０４の頭部の入口開口と連通させる。

もちろん、第２図に鎖線で示したように、複数
の熱交換器１０４を二次回路の同一ループに組み
込むことができる。その場合に導管１０８および
１１０ｂの数はその熱交換器の数によつて倍増さ
れる。

いずれにしても公知の方法で、二次回路は二次
回路に収容されたナトリウムを重力で受容できる
ような方法で設備の下方部分に配置された貯蔵容
器１２４を含んでいる。このため、導管１０８の
低い点を導管１３６を通して貯蔵容器１２４に接
続しかつ導管１１０ａの低い点を導管１３８を介
して容器１２４に接続し、各導管１３６および１
３８はそれぞれ仕切り弁Ｖ１およびＶ２によつて
制御される。

ナトリウムが貯蔵容器１２４内に完全に収容さ
れるとき二次回路の充填を許容するために、その
下方端が容器１２４内に収容されたナトリウム内
に突出しかつその上方端がポンプ１１２の吸込み
開口の近傍で導管１１０ａ内に出る供給導管１２
０が設けられる。管路１２０内のナトリウムの循
環は、一般に電磁型からなるポンプ１１９によつ
て行なわれる。さらに管路１２０内には例えば公
知の型のコールドトラツプによつて構成されるこ
とができる浄化手段１２１が設けられる。

貯蔵容器１２４内に収容されるナトリウムは、
アルゴンのごとき不活性ガス（中性ガス）のポケ
ツト１２４ａの下に自由レベルN′２を形成する。
このアルゴンポケツトの圧力すなわち、第２中性
ガス圧力は、作動の正常運転である、低い圧力レ
ベル、例えば0.5バールに容器１２４内のアルゴ
ンの圧力を本発明によつて維持する方法で、管路
１２６によつて調整される。

同様に、蒸気発生器のケーシング１５０内に収
容されるナトリウムは、実際の熱交換域の上方で
アルゴンのごとき不活性ガスのポケツト１６８の
下に自由レベルN′を形成する。このレベルN′は
オーバーフロー部１３７に対応する上方レベル
N′_sおよび入口管１５６の上方に配置された下方
レベルN′_iである２つのレベル間に含まれる（第
３図参照）。自由レベルの調整は蒸気発生器の容
器１５０の内部で容器１２４の上方部分に配置さ
れたオーバーフロー１３７を接続する管路１３５
によつて行なわれる。

第２図に示した実施態様において、ポンプ１１
２はポンプ本体１１２ａ、駆動モータ１１２ｂ、
および垂直軸１１２ｄによつてモータにより駆動
されるロータ１１２ｃを含む機械的ポンプであ
る。軸１１２ｄはポンプ本体のほぼ半分の高さで
液圧パツキンの上方に配置にされた本体１１２ａ
の区域に向つてパツキン１１２ｅの下方に配置さ
れたロータによつて達成されるポンプの能動部分
からの液体ナトリウムの制御された漏洩を許可す
るラビリンスにより構成された液圧パツキン１１
２ｅを横断し、それによりこれら２つの区域間の
一定の絶縁を確実にする。パツキン１１２ｅの上
方で、液体ナトリウムはアルゴンのごとき不活性
ガス１１２ｆのポケツトの下に自由レベルN′１
を形成する。

レベルN′１は、パツキング１１２ｅを通して
絶えず漏れるナトリウムをポンプ１１９の作動に
より補足するように作用し、ナトリウムのレベル
がローター１１２ｃより下がつてポンプ１１２が
空転するのを阻止することができる管路１２０
と、ポンプ本体１１２ａ内でオーバーフローする
ナトリウムを貯蔵容器１２４に送る管路１３９と
によつて常にほほ一定のレベルに保たれている。
このようなパツキン１１２ｅの圧力損失は存在す
るが、実際の二次熱伝達回路中のナトリウムとポ
ンプ本体中のナトリウムとは分離されている。機
械型のポンプを利用する本発明のこの実施態様の
重要な特徴はポンプをどのようなレベルにもかつ
とくに第２図に示すように比較的低いレベル（蒸
気発生器の下方端近傍）に置くことを許可する。

ポンプ１１９の供給管路１２０およびオーバー
フロー管路１３９から構成される回路は貯蔵容器
１２４内に収容されたナトリウムの貯えを使用す
ることによりナトリウムの遅い膨張作用を確実に
せしめる。

容器のアルゴンポケツト１２４ａ、蒸気発生器
のアルゴンポケツト１６８およびポンプのアルゴ
ンポケツト１１２ｆによつて構成される第２中性
ガス圧力の大容量のアルゴン雰囲気は接続管路１
４３によつて圧力がバランスが保たれている。貯
蔵容器１２４のアルゴンポケツトに作られる圧力
が例えば0.5バールであるとき、蒸気発生器およ
びポンプのアルゴンポケツトの圧力も同様な圧力
となる。注目すべきことは、本発明によつて完全
な二次回路中にこのようにして形成された低圧力
によつて、二次回路の安全性を著しく改良し、且
つポンプ１１２を設備の比較的低い位置に配置し
たことによりポンプ１１２の特に良好な液圧特性
を保持することができるということである。

従来技術の回路（第１図）におけるポンプを囲
繞する膨張容器の過圧を考慮してかつ蒸気発生器
１０６内の偶発的なナトリウム／水の反応から生
ずるかも知れない圧力波の熱交換器１０４への伝
送を回避するために、その熱交換域の上流および
下流に、このようなシヨツクの結果として大きな
振幅の振動を発生しないようにその熱交換域ので
きるだけ近くに本発明によつて配置される緩衝容
器が設けられる。

公知の方法において、上流緩衝容器１４４は、
自由ナトリウムレベルN′の上方で、蒸気発生器
のケーシング１５０のドーム内に閉じ込められた
不活性ガスポケツト１６８によつて構成される。
それゆえ、アルゴンポケツトの高さは蒸気発生器
中のナトリウム／水に反応から生ずるシヨツクを
減衰できるように設定される。

本発明によれば、下流緩衝容器１４５は同様に
いわゆる熱交換域と出口管１６６との間の、蒸気
発生器のケーシング１５０の内部に配置される。
この緩衝容器１４５はさらに環形状を有し、それ
により液体ナトリウムは下方に向つてその内部隔
壁とケーシングの間を流下する。容器１４５のこ
の環形状はナトリウムにこの容器の内部で大きな
自由表面を与える。下流緩衝容器内のナトリウム
のレベルの変化は圧力波が蒸気発生器の内部にナ
トリウム／水の反応により発生されるときかなり
制限されるという結果を生ずる。かくして圧力波
の減衰は、その上流および下流で、蒸気発生器の
比較的制限された高さにおいて実施されることが
できる。この特徴は管１６９の屈曲部が配置され
るところとは異なる蒸気発生器のレベルにおいて
減衰作用を実施せしめる場合に重要である。した
がつてこれら管の振動の侵入をかつ結果として生
ずる破裂の危険を回避することができる。

上流および下流の緩衝容器に加えて、蒸気発生
器中のナトリウム／水の偶発的な反応から生ずる
生成物を従来の方法によつて除去することができ
る。このため、管路１３０は蒸気発生器をこの場
合に液体およびガス生成物との間の分離器の役割
をなす貯蔵容器１２４の上方部分に接続する。管
路１３０は普通大断面積のデイスク又は隔膜１２
８によつてシールされており、この膜は過圧の場
合には破裂する。容器１２４が液体およびガス廃
棄物の分離を行なうのに不十分であるとの仮定に
おいて、さらにその上方部分を管路１３１によつ
て分離１３２に接続される。分離器１３２から出
るガス廃棄物は煙突１３４によつて大気中に排出
される。これに反して、液体廃棄物は容器１２４
内に再び降下する。

薄膜１６７は煙突１３４および分離器１３２を
中性ガス下に維持せしめる。

例として、第３図ないし第６図に本発明による
蒸気発生器１０６の異なる実施態様をより詳細に
示した。

かくして、第３図には上方端でドーム１５０に
よつてかつその下方端で底部１５４によつて閉塞
された垂直軸の筒状ケーシング１５０を含む蒸気
発生器１０６を示す。二次ナトリウムの流入は１
または複数の管１５６（二次ループに１または複
数の熱交換器１０４が存在することによる）によ
つてケーシング１５０の上方部分に対して横方向
に行なわれる。

蒸気発生器に入るナトリウムは管１５６に面し
てケーシング１５０に対して同軸に配置されたフ
エルール１６０により分配グリツド１５８を横切
つて下方に向けて逸らされる。かくして二次ナト
リウムは筒状ケーシング１５０と中央コア１６２
との間に設けられる環状空間内に高い方から低い
方へ流れる。ナトリウムは次にケーシング１５０
に対して同軸であるコア１６２の下に配置された
フエルール１６４に入りかつ次いでケーシングの
垂直軸に応じてケーシングの底部１５４内に、す
なわちフエルール１６４の延長部に開口管１６６
によつて蒸気発生器を出る。

第３図の蒸気発生器１０６はまた第３の水／蒸
気回路の水が循環する１束の管１６９を有してい
る。各管１６９はケーシング１５０と中央コア１
６２との間に画成された環状空間内に配置された
螺旋部１７０を有している。この管の部分はグリ
ツド１５８とフエルール１６４との間に頂部から
底部に流れる二次液体ナトリウム中に浸漬され
る。かくして、それらは二次ナトリウムによつて
支持される熱がこれを過熱蒸気に変換する作用を
有する第３回路の水に伝達される蒸気発生器の実
際の熱交換域を画成する。

各管１６９は、その螺旋熱交換域１７０の下
に、膨張を吸収する屈曲部の形の部分１７２を有
する。該部分１７２はケーシング１５０とフエル
ール１６４との間に画成された環状空間に、すな
わち、第２ナトリウムの流出区域の外側に位置決
めされる。したがつて、蒸気発生器の実際の熱交
換域の部分を形成しない。

二次ナトリウムと第３の水との間の熱交換およ
び第３の水の蒸発を容易にするために、水はナト
リウムに対して対向流において下方から上方にに
循環する。

前述したごとく、上流緩衝容器１４４は、通常
の作動状態下で入口管１５６の上方に液体ナトリ
ウムレベルN′を形成するために、蒸気発生器の
ケーシングのドーム１５２を充填するアルゴンポ
ケツト１６８によつて構成される。かくして、容
器１４４は液体ナトリウムがケーシング１５０内
に入る区域に置かれる。それゆえ、熱交換域の上
流で、該熱交換域における偶発的なナトリウム−
水の反応によつて発生される圧力波の減衰を確実
にする。

アルゴンポケツト１６８が貯蔵容器のアルゴン
ポケツト１２４ａとかつ管路１４３によりポンプ
のアルゴンポケツト１１２ｆと連通することは以
前に説明された。同一方法において、ナトリウム
レベルN′は貯蔵容器に管路１３５によつて接続
されるオーバーフロー１３７を含んでいる。

急速遷移による容積変化は蒸気発生器１０６の
頂部に配置された密封容積によりかつオーバーフ
ロー１３５の管路によつて補償される。

本発明によれば、下流緩衝容器１４５は、管の
膨張吸収屈曲部１７２に関連して位置をずらされ
たレベルで、蒸気発生器のケーシング１５０の内
部に同様に配置される。

このため、第３図の実施態様において、容器１
４５は、膨張吸収屈曲部１７２の下方で、ケーシ
ング１５０の下方部分に配置される。容器は環形
状からなりかつケーシングの底部１５４とフエル
ール１６４の下方部分との間に置かれる。詳言す
れば、容器１４５はフエルール１６４に密封方法
で固着されたベル形状の薄板１７４を含み、それ
ゆえ薄板１７４は上壁と外方横壁を形成しかつフ
エルール１６４の下方部分は環状容器１４５の内
部横壁を形成する。

このように、容器１４５の上部は密封されかつ
アルゴンポケツト１７６で充填される。これに反
して、フエルール１６４の下方端は、それにより
液体ナトリウムがアルゴンポケツト１７６の下の
レベルN′３にまで容器１４５内に流入される通
路１７８を画成するように、ケーシングの底部１
５４から一定の距離に位置決めされる。かくし
て、容器１４５はケーシング１５０の内部で液体
ナトリウムの出口区域に配置される。それゆえ、
熱交換域の下流で、該熱交換域中のナトリウム−
水の偶発的反応により発生される圧力波の減衰を
確実にする。

上流および下流容器１４４および１４５中のナ
トリウム−アルゴン中間面の大きな面によつて、
蒸気発生器の熱交換域中のナトリウム−水の反応
の場合においてレベルN′およびN′３は比較的制
限された方法で変化するということが解かる。容
器１４４および１４５中のシヨツクの減衰を確実
にするアルゴンポケツトはかくして全体的に１束
の管のかつしたがつてその束の屈曲部の上方およ
び下方にそれぞれ配置されることができ、それゆ
え圧力波の減衰は管の束かつそれゆえ屈曲部のレ
ベルに重大なシヨツクを誘導しない。

上流緩衝容器１４４に含まれるナトリウムは下
流緩衝容器に含まれるナトリウムと連通しそして
レベルN′とN′３との間に数メートルの変位があ
るという事実に鑑みて、下流緩衝容器のアルゴン
ポケツト１７６は上流緩衝容器のポケツト１６８
の圧力以上の圧力すなわち、第１中性ガス圧力を
有しなければならない。このため、圧力下のアル
ゴンの供給管路１８０と容器１７４の頂部が連通
されている。第３図に示した実施例において、こ
の管路はケーシングの軸線に沿つて、ドーム１５
２を介して蒸気発生器のケーシング１５０に入
り、そしてコア１６２およびフエルール１６４を
通るケーシングの軸線に沿つて下方に延在する大
きな断面を有する管１８２中を延長し、薄板１７
４によつて形成された上壁のすぐ下方で、容器１
４５内に横方向に突出している。容器１４５内に
この方法で達成されるアルゴン圧力すなわち、第
１中性ガス圧力は、回路の残部のかつとくに容器
１４４のアルゴン圧力が0.5バールてあるとき、
約１バールにすることができる。

容器１４５内の低い液体ナトリウムレベル
N′３はバブル管１８４によつて限定され、該バ
ブル管の下方端は下流緩衝容器中の液体ナトリウ
ムの面と同一平面でありそしてその上方端はオー
バーフロー１３７によつて形成されるレベル
N′の上方に、上流緩衝容器のアルゴンポケツト
１６８中に突出している。管１８０によるアルゴ
ンポケツト１７６の圧力化中、アルゴンは容器１
４５の液体ナトリウム面が管１８４の下方端のレ
ベルに降下すると直ちに管１８４を通つてアルゴ
ンポケツト１６８内に漏出する。第３図の実施例
において、管１８４は、管の通路断面積が容器１
４５内のナトリウム−アルゴン面と比較して非常
に小さい方法で管１８２内に配置される。図面に
はその明瞭性を改善するためにそれに反して示さ
れている。蒸気発生器中のナトリウム−水の反応
から生ずる圧力波の減衰はその結果としてナトリ
ウムが管１８２内でいかなる上昇もなしに生ず
る。

最後に、第３図に示された実施例において、薄
板１７４によつて画成される容器の外壁とケーシ
ングの底部１５４との間に通路または環状空間１
８６があることを見ることができる。この薄板は
そのまわりに管１６９の束が螺旋状に巻き付けら
れる中央板１６２に吊下される。かくして、空間
１８６にかつそれゆえ第３図に矢印で示すよう
に、容器１４５の上方でフエルール１６４を囲繞
しかつ膨張吸収屈曲部１７２を含んでいる環状空
間に限定された二次ナトリウム分岐流がある。

また、第３図には破裂薄膜１２８を備えた導管
１３０を示す。

第４図ないし第５図に示した蒸気発生器の他の
実施例は以下の点を除いて、前述された蒸気発生
器と同一である。

第４図において、二次ナトリウムはケーシング
の軸線に沿つて該ケーシングの底部１５４を通過
する入口管１５６ａによつて発生器の底部から入
る。管１５６ａはその上方端で広げられかつオー
バーフロー１３７によつて上流緩衝容器１４４内
に画成されたナトリウムレベルN′の下方に流出
する垂直煙突１９０によつて蒸気発生器内に延長
される。煙突１９０内で底部から頂部に流れた
後、ナトリウムは前記煙突とケーシング１５０と
の間に画成された環状空間内に再び降下する。こ
のレベルにおいてかつ前記実施例におけるよう
に、ナトリウムはそれにより支持される熱の一部
を管の螺旋状熱交換域１６０内で底部から頂部に
循環する水に伝達する。次いでナトリウムは煙突
１９０とフエルール１６４との間に画成された減
縮断面の環状空間１９２に入りかつ次にケーシン
グ底部１５４内に斜めに配置された出口管１６６
ａに下方に流れる。前記実施例におけるように、
フエルール１６４は膨張屈曲部１７２の全高にわ
たつて延びかつ前記環状容器の内壁を画成するた
めに、薄板１７４ａによつて形成される容器１４
５の水平上方壁の下方に延長される。

フエルール１６４の下方端は、出口管１６６ａ
へのナトリウムの流れを許容しかつこの流動ナト
リウムと容器１４５の底部を結合するために、底
部１５４から一定の距離に置かれる。

一般に蒸気発生器１０６の下方部分は実用的な
理由のため第２図に示すことができない熱交換器
１０４の上方部分とほぼ同一レベルにあるため、
この配置は往路導管１０８の長さを減じることが
できる。蒸気発生器１０６の上方部を自由にする
ことにより、この配置はまた地震の場合において
導管１０８に伝達される周波数から蒸気発生器の
固有周波数を分離することができる。

第５図に示した蒸気発生器は現存する蒸気発生
器への本発明の応用を示す。したがつて、この場
合に、下流緩衝容器１４５の上壁には、緩衝容器
１４５を除いて、ケーシングのすべての要素を含
んでいる発生器ケーシングの第１部分１５０ａの
底部１５４ａによつて構成される。容器１４５の
外側壁は下向方向に壁１５０ａを延長しかつその
中心に出口管１６６が出る底部１５４ｂを有する
筒状壁１５０ｂによつて構成される。さらに、フ
エルール１６４ｂはフエルール１６４ａの下方端
に密封接続され、それにより液体ナトリウムがケ
ーシング部分１５０ａの下方部分に下に向つて流
れる。このフエルール１６４ｂは底部１５４ａの
下に延長されかつしたがつて容器１４５の内側壁
を画成する。明らかなごとく、その下方端は、下
流緩衝容器内に収容されたナトリウムを蒸気発生
器の出口区域に流れているナトリウムと結合させ
るために、底部１５４ｂから一定の距離において
終端する。

この実施例においてかつ容器１４５の外壁がケ
ーシング部分１５０ｂによつて構成されるという
事実に鑑みて、フエルール１６４ａまわりにかつ
容器１４５の上方に画成された環状空間内に制限
された液体ナトリウム流が底部１５４ａの直上の
フエルール１６４ａに形成された通路１８６ａに
よつて得られる。かくして、制限されたナトリウ
ムの循環が膨張吸収屈曲部のまわりに達成され
る。

第５図はまたバブル管１８４ｂならびにアルゴ
ンポケツト１７６を圧縮するための管が、第４ｂ
図におけるように、蒸気発生器ケーシングの外側
に、位置決めされることを示す。

明らかなごとく、これらの種々の実施例には変
更をなすことができるかまたはそれらを互いに本
発明の範囲を逸脱することなく組み合せることが
できる。すべての場合において、蒸気発生器内の
下流容器の配置から生じる利点、前記容器内のナ
トリウム−アルゴン中間面の大きな面および管の
膨張吸収屈曲部に関連して配置されるレベルにお
いて前記容器によつて画成されるアルゴンポケツ
トの配置は保持される。第２図に関連して説明さ
れた機械的ポンプ１１２は、本発明の範囲を逸脱
することなく、他の型の１または複数のポンプ、
例えば電磁ポンプによつて置換されることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術の高速中性子原子力発電所の
二次冷却回路のループを示す略図、第２図は本発
明による二次冷却回路のループを示す第第１図と
同様な略図、第３図は出口管への液体ナトリウム
を支持するフエルールのまわりの、下方部分に配
置された下流緩衝容器を有する、第２図の回路に
使用する蒸気発生器の変形例を示す略図、第４図
はナトリウムが蒸気発生器の底部を通つて入る蒸
気発生器の変形例を示す略図、第５図は下流緩衝
容器が現存する発生器に取り付けられる変形例を
示す略図である。 図中、符号１０２はタンク、１０４は熱交換
器、１０６は蒸気発生器、１０８は往路導管、１
１０ａ，１１０ｂは復路導管、１１２は循環ポン
プ、１１２ａはポンプ本体、１１２ｂはモータ、
１１２ｃはロータ、１１２ｄは垂直軸、１１２ｅ
は減圧パツキン、１１２ｆは中性ガス頂部、１１
９は二次液体金属循環手段、１２０は供給管路、
１２４は貯蔵容器、１３７は過流部、１３９は排
出管路、１４３は第２中性ガス圧力達成手段、１
４４は上流緩衝容器、１４５は下流緩衝容器、１
５０はケーシング、１５６，１５６ａは入口管、
１６４，１６４ａ，１６４ｂはフエルール、１６
６，１６６ａは出口管、１６８は第１中性ガスポ
ケツト、１６９は水循環管、１７６は第２中性ガ
スポケツト、１７８は開口、１８０は第１中性ガ
ス圧力達成手段、１８６，１８６ａは通路、１９
０は中央煙突、１９２は環状通路である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原子炉のタンク内に置かれた少なくとも１つ
   の熱交換器と、前記タンクの外側に設けられた垂
   直蒸気発生器と、該蒸気発生器の少なくとも１つ
   の入口管に前記各熱交換器の出口管を接続する往
   路導管と、前記蒸気発生器の少なくとも１つの出
   口管を前記各熱交換器の入口管に接続する復路導
   管と、該復路導管に配置され、二次熱伝達回路に
   含まれる二次液体金属の循環ポンプと、前記蒸気
   発生器内の熱交換域の上方および下方で、それぞ
   れ前記二次熱伝達回路内に位置する上流緩衝容器
   および下流緩衝容器と、該往路導管及び復路導管
   の少くとも１つと連通することができる二次液体
   金属貯蔵容器とからなり、前記蒸気発生器が、そ
   の上部に前記上流緩衝容器を形成する外方ケーシ
   ングを含み、前記上流緩衝容器が前記ケーシング
   の上方部分において、前記熱交換域の上方の第１
   中性ガスポケツトの下に液体金属の第１自由レベ
   ルN′を形成する液体金属原子炉用二次熱伝達回
   路であつて、前記下流緩衝容器は前記外方ケーシ
   ングの下方の内部に配置されかつ第２中性ガスポ
   ケツトの下に液体金属の第２自由レベルN₃′を形
   成し、該下流緩衝容器は環形状を有し、二次液体
   金属が熱交換域と前記蒸気発生器の出口管との間
   で下方に向つて流れる該蒸気発生器の出口区域の
   まわりの前記熱交換域の下方に位置し、前記下流
   緩衝容器は前記出口区域と連通し、前記下流緩衝
   容器内の二次液体金属の自由レベルの上方に前記
   第２中性ガスポケツト内の第１中性ガス圧力を達
   成するための手段１８０が設けられ、そして前記
   貯蔵容器および前記上流緩衝容器内に同時に前記
   第１中性ガス圧力より低い第２中性ガス圧力を達
   成するための手段１４３が設けられていることを
   特徴とする液体金属原子炉用二次熱伝達回路。 ２ 前記循環ポンプはポンプ本体および該ポンプ
   本体と一体の液圧パツキンを横断する垂直軸を介
   して前記ポンプ本体内のロータの回転を制御する
   モータからなる軸方向吸込み式機械ポンプであ
   り、前記二次液体金属は前記パツキンの上方に位
   置する前記ポンプ本体の一部分において中性ガス
   ポケツトの下に自由レベルN₁′を形成し、該中性
   ガスポケツトは前記第２中性ガス圧力を達成する
   ための前記手段１４３に接続されていることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の液体金属
   原子炉用二次熱伝達回路。 ３ さらに、前記ポンプ本体内の二次液体金属の
   レベル調整手段、前記ポンプの上流において前記
   復路導管に前記貯蔵容器を接続する供給管路を含
   む前記レベル調整手段、前記貯蔵容器に前記液圧
   パツキンの上方の前記ポンプ本体に形成された過
   流部を接続する排出管路、および前記貯蔵容器に
   向つて前記ポンプの前記液圧パツキンを横切つて
   二次液体金属の永久漏洩により作動することがで
   きるように、前記供給および排出管路内に二次液
   体金属を永久に循環させるための手段を含むこと
   を特徴とする特許請求の範囲第２項に記載の液体
   金属原子炉用二次熱伝達回路。 ４ 前記手段は電磁ポンプによつて構成されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第３項に記載の液
   体金属原子炉用二次熱伝達回路。 ５ 前記循環ポンプは電磁ポンプであることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項に記載の液体金属
   原子炉用二次熱伝達回路。 ６ 前記蒸気発生器は垂直軸線の外方ケーシン
   グ、二次液体金属の少なくとも１つの入口管およ
   び少なくとも１つの出口管とからなり、前記ケー
   シングの内部に画成される空間が前記入口管と連
   通する液体金属の入口区域、前記出口管と連通す
   る液体金属の出口区域および二次液体金属が前記
   入口区域と前記出口区域との間の第３の水循環管
   のまわりに高所から低所に循環する熱交換域とに
   分割され、この蒸気発生器がさらに容器の上方端
   を充填する第１中性ガスポケツトにより形成され
   る上流緩衝容器を含むものにおいて、前記蒸気発
   生器が、さらに環形状で、前記熱交換域の下方に
   位置し、その内部隔壁の下端に形成された少なく
   とも１つの開口により前記出口区域と連通する下
   流緩衝容器を含み、そして前記内部隔壁の密封上
   方端は第２中性ガスポケツトにより充填されるこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の液
   体金属原子炉用二次熱伝達回路。 ７ 前記出口区域は前記外方ケーシングの下方部
   分に同軸的に配置されたフエルールの内部に限定
   され、前記下流緩衝容器は、前記フエルールの下
   方部分が前記下流緩衝容器の内部隔壁を形成する
   ような方法で前記フエルールのまわりに配置さ
   れ、該フエルールの下方端は前記開口を画成する
   ために前記ケーシングの底部からの一定の距離で
   終端されることを特徴とする特許請求の範囲第６
   項に記載の液体金属原子炉用二次熱伝達回路。 ８ 前記入口管は前記ケーシングの上方部分に開
   口されそして前記出口管は、前記フエルールの延
   長部において、前記ケーシングの底部で開口され
   ることを特徴とする特許請求の範囲第７項に記載
   の液体金属原子炉用二次熱伝達回路。 ９ 前記入口管は前記ケーシングの底部で開口さ
   れかつ前記ケーシングに対して同軸であり、前記
   入口区域は前記入口管と連通しかつその中に二次
   液体金属が前記ケーシングの上方部分に達するよ
   うに低所から高所に循環する中央煙突を含み、前
   記フエルールは前記中央煙突とともに前記出口区
   域を限定する環状通路を画成するために前記中央
   煙突のまわりに配置され、前記出口管は前記入口
   管に関連して位置をずらされた方法で、前記ケー
   シングの底部で開口されることを特徴とする特許
   請求の範囲第７項に記載の液体金属原子炉用二次
   熱伝達回路。 １０ 前記下流緩衝容器の外部隔壁と前記ケーシ
   ングとの間には環状通路が画成され、したがつて
   二次液体金属の改良された循環が、前記下流緩衝
   容器の上方に、前記フエルールのまわりに画成さ
   れた環状空間内に達成されることを特徴とする特
   許請求の範囲第７項に記載の液体金属原子炉用二
   次熱伝達回路。 １１ 前記フエルールは前記下流緩衝容器の上方
   隔壁の上方に少なくとも１つの通路を含み、それ
   ゆえ二次液体金属の限定された循環が、前記下流
   緩衝容器の上方に、前記フエルールのまわりに画
   成された環状空間内に達成されることを特徴とす
   る特許請求の範囲第７項に記載の液体金属原子炉
   用二次熱伝達回路。