JPH0580179A - 自然循環型原子炉 - Google Patents
自然循環型原子炉Info
- Publication number
- JPH0580179A JPH0580179A JP3239295A JP23929591A JPH0580179A JP H0580179 A JPH0580179 A JP H0580179A JP 3239295 A JP3239295 A JP 3239295A JP 23929591 A JP23929591 A JP 23929591A JP H0580179 A JPH0580179 A JP H0580179A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
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- Heat-Exchange Devices With Radiators And Conduit Assemblies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】自然循環型原子炉のダウンカマにおける気泡の
同伴（キャリーアンダー）を防ぎ、自然循環流量を増大
させる。 【構成】ライザ３の上端部の外周に沿って、ライザ３か
らオーバーフローする冷却材５を一時溜めるための冷却
材溜め９を設置する。 【効果】冷却材溜めに流入した気泡を同伴した冷却材
は、ライザ内の上昇力とダウンカマ内の水頭圧の和によ
って与えられる駆動力の影響を全く受けないため、駆動
力の大きさに関わりなく気泡を分離することができる。
同伴（キャリーアンダー）を防ぎ、自然循環流量を増大
させる。 【構成】ライザ３の上端部の外周に沿って、ライザ３か
らオーバーフローする冷却材５を一時溜めるための冷却
材溜め９を設置する。 【効果】冷却材溜めに流入した気泡を同伴した冷却材
は、ライザ内の上昇力とダウンカマ内の水頭圧の和によ
って与えられる駆動力の影響を全く受けないため、駆動
力の大きさに関わりなく気泡を分離することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、自然循環型原子炉に係
り、特に自然循環型原子炉のダウンカマにおける気泡の
同伴（キャリーアンダー）を防止し、自然循環力を増大
させる原子炉に関する。
り、特に自然循環型原子炉のダウンカマにおける気泡の
同伴（キャリーアンダー）を防止し、自然循環力を増大
させる原子炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】自然循環型原子炉は、図５に示すように
圧力容器１の内部に、燃料集合体を多数装荷して構成し
た炉心２，炉心の上部に設けられた円筒状のライザ３か
ら構成されている。給水管４から供給された冷却材５ａ
はダウンカマ６を降下する冷却材５ｂと混合して炉心に
導かれる。炉心において、燃料の核分裂反応により発生
した熱を受け取った冷却材は沸騰し、水と蒸気の二相流
状態となって、ライザー内を上昇する。蒸気７はライザ
上部の液面において分離され、主蒸気管８よりタービン
（図示せず）に導かれる。
圧力容器１の内部に、燃料集合体を多数装荷して構成し
た炉心２，炉心の上部に設けられた円筒状のライザ３か
ら構成されている。給水管４から供給された冷却材５ａ
はダウンカマ６を降下する冷却材５ｂと混合して炉心に
導かれる。炉心において、燃料の核分裂反応により発生
した熱を受け取った冷却材は沸騰し、水と蒸気の二相流
状態となって、ライザー内を上昇する。蒸気７はライザ
上部の液面において分離され、主蒸気管８よりタービン
（図示せず）に導かれる。
【０００３】このように冷却材を循環させるための駆動
力となっているのは、ダウンカマ内の冷却材（水のみの
単相流）と、ライザ内の水と蒸気の混合流（二相流）の
密度差である。ダウンカマでは、水の水頭圧は下向きに
働き、ライザ内では二相流の浮力が上向きに働くため、
全体として自然循環流が形成される。駆動力を大きく保
つには、液面で水と蒸気を完全に分離することが望まし
い。しかし、実際には、液面の揺動や冷却材の慣性によ
り微小な蒸気泡が水の中に混入し、気泡が水に同伴され
てダウンカマ内を降下する、いわゆる、キャリーアンダ
ーが生じるため、ダウンカマとライザ内部の冷却材の密
度差は小さくなる。このため、自然循環の駆動力が低下
するという問題があった。
力となっているのは、ダウンカマ内の冷却材（水のみの
単相流）と、ライザ内の水と蒸気の混合流（二相流）の
密度差である。ダウンカマでは、水の水頭圧は下向きに
働き、ライザ内では二相流の浮力が上向きに働くため、
全体として自然循環流が形成される。駆動力を大きく保
つには、液面で水と蒸気を完全に分離することが望まし
い。しかし、実際には、液面の揺動や冷却材の慣性によ
り微小な蒸気泡が水の中に混入し、気泡が水に同伴され
てダウンカマ内を降下する、いわゆる、キャリーアンダ
ーが生じるため、ダウンカマとライザ内部の冷却材の密
度差は小さくなる。このため、自然循環の駆動力が低下
するという問題があった。
【０００４】自然循環型原子炉における冷却材流量の増
大法に関して考案された従来の技術には、本発明に最も
近い公知例として上記したものがある。これらはいずれ
も、気水分離効率を向上させることにより、ダウンカマ
内部のキャリーアンダーを防止し、自然循環力を増大さ
せる構造を採用している。そのための方法として、
（１）ではライザ上端の全周にわたってバッフル板を設
けることにより、ダウンカマ上部領域の流路面積を大き
くし、冷却材の流速を低下させることで同伴した気泡を
分離する方法を用いている。また、（２）ではダウンカ
マに設けた気泡案内板によって、気泡をよどみ領域に導
き、気泡抜き流路を経て気泡を分離する方法を用いてい
る。さらに（３）では、ダウンカマ上部にバッフル板と
気泡捕集空間および気泡抜き流路を設けることにより、
気泡がダウンカマ内に流入することを防いでいる。
（４）では、ライザ内を中心ほど高さの高い多数の区画
に分割して、気水分離に必要な流路長さを大きくして、
気水分離効率を向上させ、ダウンカマ内への気泡の流入
を低減する構造としている。
大法に関して考案された従来の技術には、本発明に最も
近い公知例として上記したものがある。これらはいずれ
も、気水分離効率を向上させることにより、ダウンカマ
内部のキャリーアンダーを防止し、自然循環力を増大さ
せる構造を採用している。そのための方法として、
（１）ではライザ上端の全周にわたってバッフル板を設
けることにより、ダウンカマ上部領域の流路面積を大き
くし、冷却材の流速を低下させることで同伴した気泡を
分離する方法を用いている。また、（２）ではダウンカ
マに設けた気泡案内板によって、気泡をよどみ領域に導
き、気泡抜き流路を経て気泡を分離する方法を用いてい
る。さらに（３）では、ダウンカマ上部にバッフル板と
気泡捕集空間および気泡抜き流路を設けることにより、
気泡がダウンカマ内に流入することを防いでいる。
（４）では、ライザ内を中心ほど高さの高い多数の区画
に分割して、気水分離に必要な流路長さを大きくして、
気水分離効率を向上させ、ダウンカマ内への気泡の流入
を低減する構造としている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記した従来の技術
は、気水分離効率の観点からは、次の理由により不十分
である。すなわち、いま微小気泡がダウンカマ上部にあ
るとしたとき、この気泡を同伴して流れる冷却材の流速
は、前述のライザ内の上昇力とダウンカマ内の水頭圧の
和が駆動力となって与えられることになる。自然循環型
原子炉では、この駆動力が大きいほど冷却材の循環流量
を多くできる。しかし、その一方で駆動力が大きいほど
同伴される気泡の量も多くなるという問題がある。この
ため、従来技術のようによどみ領域を設けても、このよ
どみ領域がダウンカマと直接つながっている場合には、
下降流の影響を受けることから、完全なよどみ領域とす
ることが本質的に難しく、公知例でも気泡の分離は完全
ではない。
は、気水分離効率の観点からは、次の理由により不十分
である。すなわち、いま微小気泡がダウンカマ上部にあ
るとしたとき、この気泡を同伴して流れる冷却材の流速
は、前述のライザ内の上昇力とダウンカマ内の水頭圧の
和が駆動力となって与えられることになる。自然循環型
原子炉では、この駆動力が大きいほど冷却材の循環流量
を多くできる。しかし、その一方で駆動力が大きいほど
同伴される気泡の量も多くなるという問題がある。この
ため、従来技術のようによどみ領域を設けても、このよ
どみ領域がダウンカマと直接つながっている場合には、
下降流の影響を受けることから、完全なよどみ領域とす
ることが本質的に難しく、公知例でも気泡の分離は完全
ではない。
【０００６】本発明の目的は、自然循環型原子炉で、冷
却材の駆動力が大きくなれば気泡のキャリーアンダーも
大きくなるという相反する問題を解決し、自然循環流量
を増大させることにある。
却材の駆動力が大きくなれば気泡のキャリーアンダーも
大きくなるという相反する問題を解決し、自然循環流量
を増大させることにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的は、以下の手段
によって達成できる。すなわち、ライザ上端部の外周部
に、ライザからオーバーフローした冷却材を一時的に溜
めるための、上部のみが開放した空間（以下、冷却材溜
めと呼ぶ）を設ける構造とすればよい。
によって達成できる。すなわち、ライザ上端部の外周部
に、ライザからオーバーフローした冷却材を一時的に溜
めるための、上部のみが開放した空間（以下、冷却材溜
めと呼ぶ）を設ける構造とすればよい。
【０００８】
【作用】本発明の作用を、以下に説明する。
【０００９】図２は、本発明になる冷却材溜めを設置し
た自然循環型原子炉のライザ及びダウンカマの上部左側
のみを拡大して示した図である。冷却材溜め９はライザ
３の上端の外周部に全周にわたって設置されている。冷
却材溜めの中のよどみ領域１２は、ダウンカマと直接つ
ながっていない構造となっている。このような構造とす
ることにより、ライザ内を上昇してきた蒸気泡を含む冷
却材５ｃは、ライザ壁上端で流れの方向を水平方向に変
え、冷却材溜めに流入する。冷却材溜めでは冷却材の持
っていた運動量が失われ流れがよどんだ状態となるため
に、蒸気７の気泡は上部空間に離脱しやすくなる。気泡
の離脱した冷却材５ｄは、さらにオーバーフローしてダ
ウンカマ内を降下する。
た自然循環型原子炉のライザ及びダウンカマの上部左側
のみを拡大して示した図である。冷却材溜め９はライザ
３の上端の外周部に全周にわたって設置されている。冷
却材溜めの中のよどみ領域１２は、ダウンカマと直接つ
ながっていない構造となっている。このような構造とす
ることにより、ライザ内を上昇してきた蒸気泡を含む冷
却材５ｃは、ライザ壁上端で流れの方向を水平方向に変
え、冷却材溜めに流入する。冷却材溜めでは冷却材の持
っていた運動量が失われ流れがよどんだ状態となるため
に、蒸気７の気泡は上部空間に離脱しやすくなる。気泡
の離脱した冷却材５ｄは、さらにオーバーフローしてダ
ウンカマ内を降下する。
【００１０】このような構造とすれば、冷却材溜めに流
入した気泡を同伴した冷却材は、ライザ内の上昇力とダ
ウンカマ内の水頭圧の和によって与えられる駆動力の影
響を全く受けない。このため、駆動力の大きさに関わり
なく気泡を分離でき、駆動力が大きくなるとキャリーア
ンダーが大きくなるという従来技術の問題点を解決する
ことができる。
入した気泡を同伴した冷却材は、ライザ内の上昇力とダ
ウンカマ内の水頭圧の和によって与えられる駆動力の影
響を全く受けない。このため、駆動力の大きさに関わり
なく気泡を分離でき、駆動力が大きくなるとキャリーア
ンダーが大きくなるという従来技術の問題点を解決する
ことができる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明す
る。
る。
【００１２】図１は、本発明の基本となる一実施例を示
す自然循環型原子炉の断面図である。図において、ライ
ザ３の上端部の外周に沿って冷却材溜め９が設置されて
いる。このような構造とすることにより、蒸気泡の分離
を効率良く行い、ダウンカマ内を降下する冷却材のキャ
リーアンダーを防止できるので、自然循環流量を増大で
きる。
す自然循環型原子炉の断面図である。図において、ライ
ザ３の上端部の外周に沿って冷却材溜め９が設置されて
いる。このような構造とすることにより、蒸気泡の分離
を効率良く行い、ダウンカマ内を降下する冷却材のキャ
リーアンダーを防止できるので、自然循環流量を増大で
きる。
【００１３】図３は、本発明の他の実施例を示す図であ
る。図１に示した実施例と異なるのは、冷却材溜め９の
底面にダウンカマ６と連通する下降管１０を設置したこ
とである。このような構造とすることにより、冷却材溜
めで気泡を分離した冷却材は下降管を経てダウンカマに
導かれる。このとき下降管を流れる冷却材は、冷却材溜
めとダウンカマに生じる液面間の水頭差によってのみ流
れ、ライザ及びダウンカマの冷却材による駆動力の影響
は受けないため、駆動力が大きくなるとキャリーアンダ
ーが大きくなるという従来技術の問題点を解決できる。
さらに、図１に示した実施例では、冷却材溜めからダウ
ンカマにオーバーフローする際に、若干の気泡の巻き込
みを生ずる可能性があるが、本実施例ではオーバーフロ
ーしない構造のため、これを防止することができる。
る。図１に示した実施例と異なるのは、冷却材溜め９の
底面にダウンカマ６と連通する下降管１０を設置したこ
とである。このような構造とすることにより、冷却材溜
めで気泡を分離した冷却材は下降管を経てダウンカマに
導かれる。このとき下降管を流れる冷却材は、冷却材溜
めとダウンカマに生じる液面間の水頭差によってのみ流
れ、ライザ及びダウンカマの冷却材による駆動力の影響
は受けないため、駆動力が大きくなるとキャリーアンダ
ーが大きくなるという従来技術の問題点を解決できる。
さらに、図１に示した実施例では、冷却材溜めからダウ
ンカマにオーバーフローする際に、若干の気泡の巻き込
みを生ずる可能性があるが、本実施例ではオーバーフロ
ーしない構造のため、これを防止することができる。
【００１４】図４は、本発明のもう一つの実施例を示す
図である。図３に示した実施例と異なるのは、冷却材溜
め９のよどみ領域１２に向かってライザ３から円板状の
つば１１を設けたことである。このような構造とするこ
とにより、ライザ内を上昇してきた蒸気泡を含む冷却材
が、ライザ壁上端で流れの方向を下向きに変え、冷却材
溜めに流入する際に、流れがつばに沿って流入するため
波立ちが少なくなり、気泡の巻き込みを低減することが
できる。このため、冷却材溜めにおける気水分離効率を
より向上させることが可能となる。
図である。図３に示した実施例と異なるのは、冷却材溜
め９のよどみ領域１２に向かってライザ３から円板状の
つば１１を設けたことである。このような構造とするこ
とにより、ライザ内を上昇してきた蒸気泡を含む冷却材
が、ライザ壁上端で流れの方向を下向きに変え、冷却材
溜めに流入する際に、流れがつばに沿って流入するため
波立ちが少なくなり、気泡の巻き込みを低減することが
できる。このため、冷却材溜めにおける気水分離効率を
より向上させることが可能となる。
【００１５】
【発明の効果】第一の発明によれば、冷却材溜めに流入
した気泡を同伴した冷却材は、よどみ領域で分離でき
る。また、このよどみ領域の中では、冷却材はライザ内
の上昇力とダウンカマ内の水頭圧の和によって与えられ
る駆動力の影響を全く受けないため、駆動力の大きさに
関わりなく気泡を分離でき、駆動力が大きくなるとキャ
リーアンダーが大きくなるという従来技術の問題点を解
決できる。
した気泡を同伴した冷却材は、よどみ領域で分離でき
る。また、このよどみ領域の中では、冷却材はライザ内
の上昇力とダウンカマ内の水頭圧の和によって与えられ
る駆動力の影響を全く受けないため、駆動力の大きさに
関わりなく気泡を分離でき、駆動力が大きくなるとキャ
リーアンダーが大きくなるという従来技術の問題点を解
決できる。
【００１６】第二の発明によれば、冷却材溜めに流入し
気泡を分離した冷却材は、冷却材溜めとダウンカマに生
ずる液面間の水頭差によってのみ下降管内を流れ、ライ
ザ及びダウンカマの冷却材による駆動力の影響は受けな
い。さらに、冷却材溜めからのオーバーフローによらず
に冷却材をダウンカマに導くことができるため、オーバ
ーフロー時の気泡の巻き込みによるキャリーアンダーを
より小さくできる。
気泡を分離した冷却材は、冷却材溜めとダウンカマに生
ずる液面間の水頭差によってのみ下降管内を流れ、ライ
ザ及びダウンカマの冷却材による駆動力の影響は受けな
い。さらに、冷却材溜めからのオーバーフローによらず
に冷却材をダウンカマに導くことができるため、オーバ
ーフロー時の気泡の巻き込みによるキャリーアンダーを
より小さくできる。
【００１７】第三の発明によれば、ライザから冷却材溜
めにオーバーフローする際の気泡の巻き込みを防止する
ことができるため、よどみ領域での気水分離効率を向上
させ、下降管を降下する冷却材に同伴する気泡を防止す
ることができる。
めにオーバーフローする際の気泡の巻き込みを防止する
ことができるため、よどみ領域での気水分離効率を向上
させ、下降管を降下する冷却材に同伴する気泡を防止す
ることができる。
【図１】本発明になる冷却材溜めを適用した自然循環型
原子炉の構造を示す断面図。
原子炉の構造を示す断面図。
【図２】本発明になる冷却材溜めの機能を示す説明図。
【図３】本発明の他の実施例における自然循環型原子炉
の断面図。
の断面図。
【図４】本発明のもう一つの実施例における自然循環型
原子炉の断面図。
原子炉の断面図。
【図５】従来の自然循環型原子炉の構造を示す断面図。
１…原子炉圧力容器、２…炉心、３…ライザ、４…給水
管、５…冷却材、６…ダウンカマ、７…蒸気、８…主蒸
気管、９…冷却材溜め、１０…下降管、１２…よどみ領
域。
管、５…冷却材、６…ダウンカマ、７…蒸気、８…主蒸
気管、９…冷却材溜め、１０…下降管、１２…よどみ領
域。
Claims (3)
- 【請求項１】原子炉の圧力容器内に、燃料集合体により
構成された炉心と、前記炉心の上部に設けた円筒状のラ
イザと、前記ライザの外周部と前記圧力容器に囲まれ、
冷却材である水の流路となるダウンカマをもち、前記ラ
イザ内の水と蒸気の浮力による上昇力及び前記ダウンカ
マの前記冷却材による水頭圧を駆動力として前記冷却材
を循環させる自然循環型原子炉において、前記ライザか
らオーバーフローする前記冷却材を一時溜めるための冷
却材溜めを、前記ライザの上端部の外周に沿って設けた
ことを特徴とする自然循環型原子炉。 - 【請求項２】請求項１において、前記冷却材溜めの底部
に前記冷却材をダウンカマに導くための下降管を設けた
自然循環型原子炉。 - 【請求項３】請求項２において、前記ライザの上端部に
つばを設け、前記つばの外周部が、前記冷却材溜めの中
に形成される液面よりも低くなるようにした自然循環型
原子炉。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3239295A JPH0580179A (ja) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | 自然循環型原子炉 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3239295A JPH0580179A (ja) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | 自然循環型原子炉 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0580179A true JPH0580179A (ja) | 1993-04-02 |
Family
ID=17042609
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3239295A Pending JPH0580179A (ja) | 1991-09-19 | 1991-09-19 | 自然循環型原子炉 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0580179A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008122143A (ja) * | 2006-11-09 | 2008-05-29 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 自然循環型沸騰水型原子炉 |
| KR20240065890A (ko) * | 2022-11-07 | 2024-05-14 | 한양대학교 산학협력단 | 비-용해성 핵분열생성물 포집 모듈, 이를 포함하는 용융염 원자로를 이용한 발전 시스템, 비-용해성 핵분열생성물 포집 방법, 및 용융염 원자로 제조 방법 |
-
1991
- 1991-09-19 JP JP3239295A patent/JPH0580179A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008122143A (ja) * | 2006-11-09 | 2008-05-29 | Hitachi-Ge Nuclear Energy Ltd | 自然循環型沸騰水型原子炉 |
| KR20240065890A (ko) * | 2022-11-07 | 2024-05-14 | 한양대학교 산학협력단 | 비-용해성 핵분열생성물 포집 모듈, 이를 포함하는 용융염 원자로를 이용한 발전 시스템, 비-용해성 핵분열생성물 포집 방법, 및 용융염 원자로 제조 방법 |
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Legal Events
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