JPH0465699A - 小型原子炉圧力容器 - 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） 本発明は小型原子炉圧力容器に係り、特に原子炉燃料を
無重力下で短時間で充填できるようにした小型原子炉用
圧力容器に関する。

（従来の技術） 宇宙空間の無重力条件下で原子炉燃料を原子炉圧力容器
内に充填させる技術は充分に確立されておらず、無重力
下で原子炉燃料を原子炉圧力容器内に充填させる場合に
は、充填時間に多大の時間を要していた。

また、原子炉圧力容器の内部には、多数のヒートパイプ
が設けられ、このヒートパイプを介して発生した熱を外
部に取り出すようになっているが、この場合、ヒートパ
イプ出口付近の温度差が大きく、大きな熱応力が発生し
、ヒートパイプ素材、ひいては小型原子炉圧力容器の寿
命を損ねる原因になっていた。

ところで、原子炉圧力容器内へ原子炉燃料を充填させる
燃料挿入口は、できるだけ１カ所にしたいという要望が
あり、また原子炉圧力容器内は高温に晒されるため、圧
力容器耐圧部自体はできるだけ加工しないことが必要と
されている。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上記要求に答えようとすると、原子炉圧
力容器内に短時間で粒状の原子炉燃料をた問題点があっ
た。

また、原子炉圧力容器内に設けられるヒートパイプ出口
部の温度差が大きく、このためここでの熱応力がかなり
大きくなってしまうのが現状であった。

本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、原子
炉燃料を短時間でかつ確実に原子炉圧力容器内に充填さ
せることができる小型原子炉圧力容器を提供することを
目的とする。

本発明の他の目・的は、小型原子炉圧力容器内に設けら
れるヒートパイプの出口部の熱応力を小さくするように
することもできるようにした小型原子炉圧力容器を提供
することにある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記課題を解決するため、本発明に係る小型原子炉圧力
容器は、多数のヒートパイプを内部に設け、一部に燃料
挿入口を備えた原子炉圧力容器の内部に、この圧力容器
の内壁に沿って延びて前記燃料挿入口側に開口する燃料
充填用気体の戻り通路を設け、この戻り通路は前記原子
炉圧力容器内と連通し、原子炉燃料の粒径より小さな開
口を有する連通・部を備えたものである。

（作用） 上記のように構成した本発明によれば、燃料タンクから
原子炉圧力容器内に流入する原子炉燃料とガス（燃料充
填用気体）のうち、ガスのみを戻り通路を通過させて、
燃料挿入口から原子炉圧力容器の外部に排出させること
ができ、これによって原子炉圧力容器内のガス圧力を調
整して原子炉燃料を短時間で原子炉圧力容器内に充填さ
せることができる。

さらに、上記戻り通路を金網とスペーサで形成した場合
、この戻り通路をヒートパイプに結合させることにより
、ヒートパイプの出口部の温度差を小さくすることがで
きる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。

第１図乃至第３図は、宇宙空間の無重力下でも機能す′
る本廃明に係る小型原子炉圧力容器の第１の実施例を示
すものである。第３図において、燃料タンク１と原子炉
圧力容器２とは、継手ナツト３を介して着脱可能に接合
されており、上記燃料タンク１の内部には、粉体状ある
いは粒状の原子炉燃料と高圧ガスの詰まった種数の燃料
ボンベ４が収納されている。

各燃料ボンベ４からの配管５は、燃料の噴射を制御管る
燃料断続弁６の手前で合流しており、この燃料断続弁６
の先には、原子炉燃料の噴出ロアを原子炉圧力容器２の
燃料挿入口８の中までテレスコ−ツクに挿入できるよう
にした燃料挿入管９が接続されており、更にこの燃料挿
入管９の先端には、燃料ボンベ４からのガスの内圧で開
閉するシャッタ１０ａが設けられている。

また、燃料タンク１の下端近傍には、上記燃料挿入管９
を伸縮させるギア１１と、原子炉圧力容器２の内圧を調
整して余分なガスを排出する圧力調整弁１２が配置され
ている。

原子炉圧力容器２内には、燃料挿入口８の下端に位置し
て、上記燃料挿入管９の先端にあるのと同様に、燃料ボ
ンベ４からのガスの内圧で開閉するシャッタ１０ｂが配
置されている。

さらに、燃料挿入口８の近傍から原子炉圧力容器２の内
壁のほぼ全面に亙って金網１３が張り巡らされている。

この金網１３は、“原子炉燃料の粒径より小さなメツシ
ュ状に形成され、原子炉圧力容器２内に流入してきた原
子炉燃料とガス（燃料充填用気体）のうち、燃料のみを
残してガスを排出させるようになっている。

また、燃料挿入口８の内部には、燃料挿入管９を引き抜
いた後、この燃料挿入口８を閉鎖するハツチ１４が設け
られているとともに、第４図に示すように、原子炉燃料
の充填が終了し、燃料タンク１を原子炉圧力容器２から
外した後、原子炉圧力容器２の燃料挿入口８に栓をし、
更に上記ハツチ１４を押付けで２重に密閉性を高めるた
めのキャップ１５が備えられている。

ところで、第１図及び第２図に示すように、原子炉圧力
容器２は反射体１８で囲まれる一方、原子炉圧力容器２
の内部には、反射体１８の内部を挿通して第１図におい
て上下方向に延びる複数のヒートパイプ１７が設けられ
ている。各ヒートパイプ１７は上記金網１３と結合され
、更にこの金網１３と圧力容器２の内壁との間には、横
断面略半円状で圧力容器底面から内壁面に沿って延び、
上記燃料挿入口８側に開口するスペーサ１６が配置、さ
れている。

上記金網１３としては、このメツシュが原子炉燃料の粒
径よりも小さいものが、即ち原子炉燃料の粒径は例えば
ＩＷ程度であるので、１ｍｍ程度の粒径のものが通過で
きない程度の大きさのものが使用される。スペーサ１６
の周壁にも、直径１〜５工程度の透孔１６ａが穿設され
ている。

これにより、この金網１３とスペーサ１６によって、原
子炉圧力容器２の内壁との間に周囲に原子炉圧力容器２
の内部と連通し原子炉燃料の粒径より小さい開口を有す
る連通部、即ち金網１３のメツシュとスペーサ１６の透
孔１６ａの重合部で構成される連通部を備えた燃料充填
用気体（ガス）の戻り通路２０が形成されている。

このように原子炉燃料の粒径より大きさの小さい連通部
を備えた戻り通路２ｏを形成することにより、燃料タン
ク１から原子炉圧力容器２内に流入する燃料とガス（燃
料充填用気体）のうち、ガスのみを戻り通路１０を通過
させて、燃料挿入口８から原子炉圧力容器２の外部に排
出させ、これによって原子炉圧力容器２内のガス圧力を
低下させて原子炉燃料を燃料タンク１から短時間で原子
炉圧力容器２内に充填することができるようなされてい
る。

次に、上記実施例を無重力、０気圧の宇宙空間で使用し
て、原子炉圧力容器２内に燃料を充填する場合について
説明する。

先ず、原子炉圧力容器２に燃料タンク１を継手ナツト３
を介して接続し、次に燃料挿入管９をギア１１を用いて
この先端が燃料陣人口８の下端と密着するまで挿入する
。

そして、燃料断続弁６を開くことにより、燃料ボンベ４
から原子炉燃料とガスを噴出する。すると、シャッタ１
０ａ、１０ｂは、こ−の時のガスの圧力で開き、原子炉
圧力容器２内に原子炉燃料とガスが流入する。

ある程度、原子炉燃料とガスが充満した時、燃料断続弁
６を閉めると、原子炉圧力容器２内のガスは、主に原子
炉圧力容器２の底部から金網１３とスペーサ１６で形成
される戻り通路２０．即ち金網１３のメツシュ及びスペ
ーサ１６の透孔１６ａを通過し、スペーサ１６と原子炉
圧力容器２の内壁で区画される空間を通過して、燃料挿
入管９の外側を抜けて全開となっている圧力調整弁１２
から外部に排出される。

そして、原子炉圧力容器２内のガスが抜は切った所で、
再び燃料断続弁６を開き、この燃料断続弁６の開閉を燃
料ボンベ４の中味が全て噴出し終えるまで繰り返す。

この時、原子炉燃料は、無重力状態であるので自由に原
子炉圧力容器２内を飛び回っており、燃料の充填率が高
くなっても金網１３のメツシュやスペーサ１６の透孔１
６ａが詰まってしまうことはなく、原子炉燃料の充填及
びガスの排出をスムーズに行うことができる。また、燃
料断続弁６を閉じると、燃料挿入管９の先端と燃料挿入
口８の下端に配置した２重のシャッタ１０ａ、１０ｂが
閉じるので、原子炉燃料が燃料挿入管９或いは燃料挿入
口８へ逆流してしまうことを防止することができる。

そして、燃料ボンベ４からのガスの流入が最後の時、圧
力調整弁１２を介して原子炉を運転する時に必要な原子
炉圧力容器２内のガスの圧力に調整し、燃料挿入管９を
ギア１１を介して引き抜き、ハツチ１４を閉め、原子炉
圧力容器２を密閉する。

更に、継手ナツト３を緩め、燃料タンク１を圧力容器２
より外した後、キャップ１４を閉めることにより、燃料
挿入口８を２重に密閉して原子炉燃料充填作業を完了す
る。

ここに、金網１３を熱伝導率の高い材料で構成し、上記
のようにヒートパイプ１７と結合することにより、この
金網１３を通して熱をヒートパイプ１７へ伝導させ、こ
れによってこの付近の温度差を小さくすることができる
。

なお、第５図に示すように、金網１３を設けることなく
、スペーサ１６′の周壁に、原子炉燃料の粒径よりも小
さい、即ち原子炉燃料の粒径は例えば１日程度であるの
で、１１１１Ｉ１１程度の粒径のものが通過できない程
度の大きさの、例えば直径が０゜５−程度の透孔１６′
　ａを穿設して、このスペーサ１６′と原子炉圧力容器
２の内壁との間に燃料充填用気体（ガス）の戻り流路用
の戻り通路２０′を形成することもできる。

また、上記スペーサ１６．１６’の代りに孔あき管を使
用することもできる。

〔発明の効果〕

本発明は上記のような構成であるので、原子炉圧力容器
内へ原子炉燃料を充填する燃料挿入口を１カ所にすると
ともに、圧力容器耐圧部自体はできるだけ加工しないと
いった要求に答えつつ、原子炉燃料を短時間で原子炉圧
力容器内に充填させることかできる。

しかも、戻り通路を金網とスペーサで形成し、この金網
を熱伝導率の良い材料で構成した場合、この戻り通路を
ヒートパイプに結合させるようにすることにより、ヒー
トパイプの出口部のパイプがある箇所とない箇所との温
度差を小さくすることができるといった効果がある。

【図面の簡単な説明】 第１図ないし第３図は本発明に係る小型原子炉圧力容器
の一実施例を示し、第１図は原子炉圧力容器の縦断面図
、第２図は第１図の■−■線に沿う断面図、第３図は原
子炉圧力容器に燃料タンクを接続した状態の概要を示す
全体縦断面図、第４図はキャップを示す正面図、第５図
は本発明の他の実施例を示す第２図相当図である。 １・・・燃料タンク、２・・・圧力容器、４・・・燃料
ボンベ、８・・・燃料挿入口、９川燃料挿入管、１２・
・・圧力調整弁、１３・・・金網、１６．１６’・・・
スペーサ、１６ａ、１６’　　ａ・・・透孔、１７・・
・ヒートパイプ、２０．２０’・・・戻り通路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 多数のヒートパイプを内部に設け、一部に燃料挿入口を
   備えた原子炉圧力容器の内部に、この圧力容器の内壁に
   沿って延びて前記燃料挿入口側に開口する燃料充填用気
   体の戻り通路を設け、この戻り通路は前記原子炉圧力容
   器内と連通し、原子炉燃料の粒径より小さな開口を有す
   る連通部を備えたことを特徴とする小型原子炉圧力容器
   。