JPH0498200A

JPH0498200A - 液体金属貯蔵用タンク

Info

Publication number: JPH0498200A
Application number: JP2215741A
Authority: JP
Inventors: Masaki Uotani; 魚谷　正樹; Isao Hashiguchi; 功橋口
Original assignee: Toshiba Corp; Central Research Institute of Electric Power Industry
Current assignee: Toshiba Corp; Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority date: 1990-08-17
Filing date: 1990-08-17
Publication date: 1992-03-30

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、高速炉と記す）プラントで
使用される液体金属貯蔵用タンクに関する。

（従来の技術）高速炉の主容器タンクは内部に原子核反応を起こさせる
核燃料および反応を継続させるのに必要な中性子の反射
体等からなる炉心部を収納する。

ループ型高速炉では主容器、つまりタンク内に炉心部、
大きな熱応力を生じさせないような配管および隔壁等の
構造物と、炉心部を効率よく冷却する冷却材としての液
体金属ナトリウムが収納される。一方、タンク型高速炉
ではタンク内にこれ等の他、１次ナトリウムから２次ナ
トリウムに熱エネルギーを伝達するための中間熱交換器
（以下、ＩＨＸと記す）および１次ナトリウムを熱ソー
スの炉心部と熱シンクのＩＨＸＯ間を循環して流すため
の１次ポンプ等の機器及び１次冷却材の流路構造物等が
収納される。これ等多くの機器または冷却材のナトリウ
ムを収納する主容器は原子炉の熱出力が大きくなるか、
または収納機器が多くなるほど大型化する傾向がある。

一方、できるだけ多くの機器をタンク内に収納し、多数
の配管の引き回しおよびスペースを省略することは原子
炉設備の簡略化が実現でき、原子炉施設全体のコスト低
減に繋がるので、信頼性が高く、かつ多数機器収納型の
提案がなされる傾向にある。すなわち、タンクを二重に
して環状部の２次容器内に、蒸気発生器およびポンプ等
の機器を配置する提案が考えられている。このような場
合、大出力を目指すと、タンクはさらに大型化すること
になる。また、地震時のタンクの座屈を防ぐため、タン
クは大口径になる程、タンクの板厚を厚くする必要が生
ずる。

一方、タンクは通常上方の開口に屋根部（ルーフスラブ
とも云う）または蓋構造（遮蔽プラグとも云う）を有し
、前者の場合は一体で形成され、後者の場合はＯ−リン
グによるシール構造でシールされてフランジ止め構成さ
れる。両者とも鉄筋コンクリート構造のピット室を構成
するコンクリート台座に搭載設置され、これ等の高重量
構造物は支持される。コンクリートおよびシール構造は
一般に使用温度が低く、上方へのアクセス可能性および
上方の電気部品の使用温度が低い事なども考慮して、通
常タンクの上方は常温近くの低温に保持される。従って
、タンクの上方では冷却材のナトリウム温度から常温近
くに至る大きな温度差による温度勾配が生じ、これによ
る熱応力が発生する。この熱応力はタンクの径が大きく
、また板厚が厚いほど大きくなる。そして、地震時に座
屈を起し易くし、クリープ温度により高い使用温度の場
合には熱ラチエツト等の原因になったりする。

また、二重タンクの場合、蒸気発生器が１次タンクと２
次タンクの間の環状部に設置されるので、蒸気発生器の
伝熱管に水または蒸気の大規模リークが発生すると水ま
たは水蒸気とナトリウムとの反応で生じた水素ガスによ
り、カバーガスの圧力が急上昇して１次タンクの座屈を
引起こす事が懸念されている。

（発明が解決しようとする課題）従来の高速炉で使用されるタンク構造ではタンクが大型
化した場合、タンクの縦方向の温度勾配による熱応力が
厳しく地震時に座屈を引起こす課題があった。

また、二重タンク型高速炉の場合、蒸気発生器から大規
模の水または水蒸気のリークが生じた場合、１次容器の
座屈を引起こす課題があった。

本発明は上記課題を解決するためになされたもので、タ
ンクが大型化した場合、発生する熱応力を小さくし、大
規模地震時にも座屈を引起こす事が無く、かつカバーガ
スの圧力が急上昇するような事態を避は得るような構成
として構造信頼性および健全性に優れた液体金属用貯蔵
タンク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）本発明はピット室内に設置されたタンク本体と、このタ
ンク本体の上部外側面に設けられたシール用桶部と、前
記ピット室の上端開口部を閉塞する屋根部と、この屋根
部の下面から吊り下げられ、かつ下端部が前記桶部内ま
で延在するシール用仕切り筒と、前記桶部内に充填され
たシール用液体金属とを具備したことを特徴とする。

（作　用）タンク本体は液体金属によって高温度に保持され、ピッ
ト室の上部に設置された屋根部は低温になっている。液
体金属が充填されたシール用桶内の仕切り筒によってタ
ンク本体とピット室内とはシールされているので、タン
ク本体壁に大きな熱応力は発生しない。タンク本体内に
水素ガスが発生した場合にはシール用桶部からバブリン
グによってピット室内に放出できるので、タンク本体内
に急激な圧力が上昇してもタンクの健全性を保つことが
できる。

（実施例）第１図を参照しながら本発明に係る液体貯蔵用タンクの
第１の実施例を説明する。

第１図において、符号１はたとえば高速増殖炉の主容器
として使用されるタンク本体を示している。このタンク
本体１はピット室２内に台座３を床部として載置固定さ
れている。ピット室２の上端開口は屋根部４によって閉
塞されている。タンク本体１の上部外側面にはシール用
液体金属５を充填するシール用環状桶部６が設けられて
いる。

この桶部６のシール用液体金属５内の下方位置に下端部
が没入して屋根部４の下面から吊り下げられたシール用
仕切り筒７が設けられている。この仕切り筒７によって
タンク本体１のカバーガス空間８とピット室２内のピッ
ト室ガス空間９とを区画し、タンク本体１内のカバーガ
スがピット室２内に、またピット室２内のガスがタンク
本体１内に流入することを阻止している。タンク本体１
内には液体金属としてたとえは液体金属ナトリウム１０
が収容され、また、このすトリウム１０内に下部が浸漬
し上部が屋根部４に固定された蒸気発生器１１が設けら
れている。

しかして、上記構成に係る液体金属貯蔵用タンクにおい
て、タンク本体１の壁は全体的に温度をタンク本体１内
のナトリウム１０の温度に近く保持できる。仕切り筒７
は高温のシール用液体金属５から常温に近い屋根部４に
到達しているので、屋根部４と仕切り筒７との接続部分
近傍に熱応力が発生することになるが、この部分は下方
からの弓張り荷重が小さく、地震荷重をほとんど受けな
いので、より薄手の熱応力が発生し難い構造にすること
が可能であり、地震時の座屈も避けることができるよう
になる。

２重タンク型原子炉の場合のように蒸気発生器１１を屋
根部４に搭載設置し、万一、蒸気発生器１１内の伝熱管
から大規模の水または水蒸気がナトリウム１０中に洩れ
るような事象が起こった場合、ナトリウムと水との反応
で発生した水素ガスは気泡となって、カバーガス８中に
放出してこの部分の圧力が高まる。すると柄部６内のシ
ール用液体金属５のタンク１側の液面１２は低下し、ピ
ット室２側の液面１３が上昇し、ついにはガスバブリン
グを生じて発生水素ガスを含むカバーガス８は仕切り筒
７の下端部から、気泡を発生してピット室２側に抜は出
る。これによってカバーガス８が異常に加圧するのを防
ぐことが出来る。

第２図は第１図におけるシール用柄部６と仕切り筒７の
部分を改良した本発明の第２の実施例を部分的に断面で
示したものである。

すなわち、第２図におけるシール用柄部６ａは桶下部２
１が桶下部２２よりも内径が小さく構成されるとともに
、シール用液体金属５は桶下部２１内に充填されている
。また、桶下部２２内に位置した仕切り筒７には仕切り
筒７と直角方向に伸びるシール液体飛び出し防止用下部
および上部防止板２３゜２４が交互に設置されている。

これらの防止板２２２４によって、カバーガス空間８の
圧力が高くなって、バブリングを発生しそうになると、
ピット室２側の液面は広い空間に達し上昇速度が緩やか
となる。また、水素ガス発生が異常に大きく、ガスバブ
リングガス３８が活発に生ずるような場合にも、シール
用液体金属５は防止板２３．２４に衝突した後、再びシ
ール用柄部６ａに戻ってくるので、シール機能を損うよ
うな事態を防止することができる。

第３図は本発明の第３の実施例を示す部分縦断面図であ
る。シール用柄部６ｂはピット室２の中間部より伸びる
台座３１の上に搭載設置され常温に保持される。タンク
本体１と柄部６ｂの間はベローズ３２で繋がっており、
このベローズ３２で常温の柄部６ｂと高温に保持される
タンク本体１の熱膨張差を吸収する。

上記柄部６ｂ内の仕切り筒７からは多層の金網３３を有
する第２の仕切り筒３４が接続されており、この仕切り
筒３４は柄部６ｂの上部空間部に設置された第２の柄部
３５内に挿入される。

なお、第３図におけるシール用柄部６ｂは第２図の実施
例と同様に桶下部２２ａと、この桶下部２２ａよりも内
径が小さい桶下部２１ａとからなっており、桶下部２２
ａ内にはバブリングガス３８の放出孔を有する多孔板３
９が設けられている。

上記実施例において、タンク本体１内のカバーガス空間
８からのナトリウム蒸気およびミストは第２の柄部３５
内でトラップされ、その柄部３５内にナトリウムが侵入
し難くなっている。トラップされたナトリウムはドレン
配管３６を通してダンプタンク３７内に充填保持される
。シール用液体金属５は第３図に示したような常温の場
合、水銀または低温ハンダが好適する。また第１図およ
び第２図に示したような高温の場合、高温のハンダたと
えば鉛、すず、ビスマス、インジウム等の合金が好適す
る。高温の液体金属を使用した場合には密度が大きいの
で、通常の圧力変動時にバブリングを起こさないような
シール桶を構成することが望ましい。

［発明の効果］本発明によれば従来例ではタンク本体の縦方向の温度勾
配による熱応力が厳しく地震時に座屈を引き起こす恐れ
があったが、その恐れのない構造にすることができる。

また２重タンクの場合、従来例では蒸気発生器からの水
リークで発生した多量の水素ガスによる圧力で１次タン
クが座屈する恐れがあったが、本発明ではガスの速やか
な放出によってそれを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る液体金属貯蔵用タンクの第１．の
実施例を示す縦断面図、第２図および第３図は本発明の
第２および第３の実施例の要部をぞれぞれ示す縦断面図
である。８・・・カバーガス空間、　　９・・・ピット室ガス空
間１０・・・ナトリウム、　　　１１・・・蒸気発生器
、１２・１３・・液面、２１・・・桶下部、２２・・・
桶上部、２３・・・下部防止板、２４・・・上部防止板
、３１・・・台座、３２・・・ベローズ、３３・・・金
網、３４・・・第２の仕切り筒。３５・・・第２の柄部、３６・・・ドレン配管、３７・
・・ダンプタンク　　３８・・・バブリングガス、３９
・・・多孔板。（８７３３）弁理士　猪　股拝見（ほか　１名）１・・・タンク本体、　　２・・・ピット室、　　３・
・・台座４・・・屋根部、　　５・・・シール用液体金
属、６゜６ａ、６ｂ・・・シール用柄部、　　７・・・
仕切り筒１．２

Claims

【特許請求の範囲】

ピット室内に設置されたタンク本体と、このタンク本体
の上部外側面に設けられたシール用桶部と、前記ピット
室の上端開口部を閉塞する屋根部と、この屋根部の下面
から吊り下げられかつ下端部が前記桶部内の下部まで延
在するシール用仕切り筒と、前記桶部内に充填されたシ
ール用液体金属とを具備したことを特徴とする液体金属
貯蔵用タンク。