JPS5855794A - 高速増殖炉用原子炉容器 - 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】 本発明は、高速増殖炉用伸子炉容器ζ二番ｐ。

特に容器壁に加わる熱応力を軽減させることができるよ
う（こシた原子炉容器６二関する。

高速増殖炉≦二おいては、冷却材として、一般（二液体
す）　ＩＪウムで代表される液体金属が用いられている
。そして、このような液体金属冷却材は、原子炉容器内
を第１図に示すように通流する。すなわち、図中１は内
部（二炉心２を収容してなる炉容器であシ、この炉容器
１の側壁３の下部に設けられた入口ノズル４より流入し
た冷却材ｐは炉心２円を尋びかれ、炉心２から熱を奪っ
て加熱された後、自由な液面５を形成しなから側Ｉ！３
の上部（＝設けられた出口ノズル６を通って図示しない
中間熱交換器へと流れ循環する。なお、図中１は、遮蔽
栓を示している。このような高速増殖炉（二あって、冷
却材温度は、通常運転時峯二は、炉心入口で３００〜４
００’Ｃ，、炉心出口で４５０〜５５０″Ｃ，であル、
ｔた。原子炉運転停止状態喀二おいては、入口、出口共
約２００ｕ（：保たれる。そして、原子炉運転開始時（
二は、出口ノズル−近辺の冷却材温度が。

第２図に示すように、停止温ｇＴ　ｓより通常運転温１
［Ｔｖｊで、ある一定の昇温率で上昇するよう４二炉心
反応が制御される。この昇温率は、プラントの運転上可
能な限夛大きくすることが効率ならびに稼動率を高める
うえで望ましい。

ところで、高速増殖炉にあっては、冷却材として屑食性
の高いアルカリ金属液体を用いる関係上、通常、炉容器
をステンレス−で製作するよう（＝シている。ステンレ
ス−は１知のように温度伝導率が非常（＝小さい、この
ため（＝、上述の如く、運転開始時に昇温率を大きくす
ると、第３図（ａ）４＝対応させて第３図１ｂ＋に示す
ようシー、冷却材昇温過程のある時点（二おける側Ｈｓ
の上下方向の各部温度は、図中８ｍで示すようになシ、
液面５近傍に大きな温度勾配が発生し、この結果、この
部分に過大な熱応力が加わって側壁３を層性変形させて
しまうおそれが多分にある。したがって、運転開始時Ｃ
二おける昇温率を大きくする（二は、上記の熱応力を伺
らかの手段で軽減させることが不可欠となる。なお、上
記説明は、運転開始時の例であるが、ｉ子炉運転停止時
（二おいても現象としては逆であるが、応力が発生する
ことＣ二は変夛ない。

本発明は、このような事情（＝鑑みてなされたもので、
その目的とするところは、原子炉運転開始時および運転
停止時（＝炉容器鷺、特Ｃ：％冷却材の液面近傍側壁部
（＝発生する熱応力を簡単な構成で軽減させることがで
き、もって安全性の向上化と、原子炉プラントの効率な
らび６；稼動率の向上化と（二寄与できる高速増殖炉用
原子炉容器を提供すること（二ある。

すなわち１本発明は、原子炉容器本体の側壁部（二、上
端部を冷却材の液面よシ上万（二位置させ、下端部を上
記液面よシ下万に位置させて熱輸送媒体を設置し、この
熱輸送媒体で、上記液面よシ上側に位置する側壁部分と
下側に位置する側壁部分または上記液面近傍の前記冷却
材との間の熱移動を積極的に行なわせることＣ二よって
、容器壁、特（＝液面近傍の温習勾配を緩和させ、これ
によって上記目的を達成した本のである。

なお、上記熱輸送媒体としては、ヒートパイプが効果的
であるが、耐蝕性、良熱伝導性嬬二富むものであればよ
く、ヒートパイプに限定されるものではない。

以下１本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。

第４図（ａｔは、本発明（−係る炉容器１ｍの要部を局
部的に取り出して示す断面図であシ、第１図と同一部分
は同一符号で示しである。

したがって１重複する部分の説明は省略する。

この実施例は、炉容器Ｑのいわゆる容器本体の側壁３の
内局面（二、炉容器１ａ内の冷却材の液面５と直交する
向きで、上端が沿面５より上方Ｃ二位置し、下端が液１
ｋＩ５より下方に位置する関係≦；複数本の熱輸送媒体
、すなわち、複数本の毛細管圧力を利用したパイプ状の
ヒートパイプ９ｍを周方向（二尋間隔に密接固定したも
のとなっている。

このような構成であると、原子炉運転開始時（二は、ヒ
ートパイプ９ａの良好な伝熱作用Ｃ二よプ、冷却材の液
面５よル下邪の側壁部分および冷却材の熱が上記液面５
よシ上部の低温の側壁部分Ｃ二伝えられること≦二なる
。したがって、側壁３の液ｉｉ］ｊより上方に位置する
部分は、上記ヒートパイプ９ｍの存在４二よって、側壁
３の側面からも、つまル十分広い熱供給路で熱供給を受
けるとと≦：なるので、たとえ側壁３が温度伝導率の低
い材料で形成されている場合であっても、短時間（二昇
温し、この結果、側壁１の液面近傍部分の温度勾配は十
分緩やかなものとなる。すなわち、このよう（ニヒート
パイプ９ｍを設けたこと（二よって、冷却材昇温時のあ
る時点における側壁３の温度分布は、第４図（１）に対
応させて示す第４図（ｂ）に実線８ｂで示すようＣ：な
〕、側Ｉ！３の液面Ｉ近傍の温度勾配を従来の場合の温
度分布８ａのそれに比較させて大幅Ｃ二緩和させること
ができる。

したがって、原子炉運転開始時や、運転停止時（：昇温
率を高くしても熱応力によって容器壁が塑性変形される
ようなことがなく、結局、安全性の向上化と原子炉プラ
ントの効率および稼動率の向上化に寄与することができ
る。そして、この場合ζ二は、熱輸送媒体であるヒート
パイプ９１の付加という簡単な構成で、かつ、動力や制
御の全く必要としない手段で、側壁の液面近傍の温度勾
配を緩和させることができるので設備全体が高価格化し
たシ、制御が複雑化したシするおそれがない。

第５区間は、本発明の別の実施例≦二係る原子炉容器を
局部的に取シ出して示す断面図である。

この実施例では、ヒートパイプとしてパケットタイプの
４のを用い、このパケットタイプのヒートタイプ９ｂを
、その下部が液面５よシ下部の側壁内周面に接し、上部
が上記液ｔｈ］５よ）上部の側壁内周面に接するように
配置固定したものとなっている。なお上記ヒートパイプ
９ｂは毛細管圧力を利用したもので。

側壁円面の周方向に複数分布配置したものとなっている
。

このような構成であると、前記実施例と同様な効果が得
られることは勿論のこと、物に上記パケットタイプのヒ
ートパイプ９ｂは横方向に広く、シかも側壁円ｌＩＩ面
（；合せた一率を持たせる仁とが可能であるので、側ｌ
１ＩＪと１個のヒートパイプの接触面積を大きくするこ
とができ、この結果、液面５よ）下部の高温の側壁部分
の熱を効率よく液面５よシ上部の低温の側壁部分へ伝達
でき、結局、小型。

小島輸送力のヒートパイプで側［７の液面５近傍に発生
する温度勾配を緩和させることができる。なお、この場
合の冷却材昇温時のある時点砿：おける側Ｉ１１のｆｆ
１度分布は第５図（麿）（二対応させて示す第５図１ｂ
）に実線８＠で示すようになシ、冷却材の液面５近傍の
温度勾配を従来の場合の温度分布８１の温度勾配（＝比
較させて大幅に緩和させることができる。

第６図（ａ）は１本発明のさら（二側の実施例に係る原
子炉容器を局部的Ｃ二取り出して示す断面図である。

この実施例では、側壁１で、冷却材ｐの液面５近傍に位
置する部分の内部に、液面５と直角方向で、かつ下端部
が液面５よ〕下方（二位置し、上端部が液面５より上方
５；位置する空洞凡を周方向（二複数個設け、これら各
空洞Ｒ（ハ）（＝作動液体１０をそれぞれ封入し、各窒
ｌ＃ｌＪＲと作動液体１０とで側！１３内に組込まれた
複数のヒートパイプ９ｃを構成している。

このような構成であると、液面５よプ下部の高温の側壁
部分の熱が側ｆｉｌの内部（二設けられたヒートパイプ
９Ｃの伝熱作用（二よシ欣１１ｋ１ｇより上部の低温の
側壁部分へ伝達される。

したがって、前記実施例と同様に液面５近傍の側壁部の
温度勾配を緩和させることができる。そして、この場合
Ｃ二は、側壁３の内部（−ヒートパイプを組込むようシ
ニしているので、側壁外部Ｃニヒートパイプを設けた場
合とは違って側壁とヒートパイプとの間の接触熱抵抗が
存在せず、このため、熱伝達の効率を同上させることが
でき、なお一層装置勾配を緩和させることができる。さ
らに、炉容器外部Ｃ二余分な構造物を設ける必゛要がな
いので原子炉容器全体の小型、簡素化を計ることもでき
る。

なお、ヒートパイプ９ｃは冷却材の自由液間５と直交す
る向きＣ二装置するのみ（＝限らす纂６図１ｂ）に示す
よう響二便＋１１．を円で直交する向きから傾けて設置
してもよい。

第７図（ＩＡ）は本発明のさらに異る実施例（二係る原
子炉容器を局部的に取り出して示す断面図である。

この実施例では、側壁３の内周面でかつ液面Ｉ近傍位置
に、下端側が液面５よシ下方の１＠壁部分に接し、上端
側が液面５よυ上部に位置する側壁部分（二くさび形の
熱抵抗体１１を介して接する関係（＝、ヒートパイプ９
ｄを周方向≦二複数配置固定したものとなっている。

なお、上記ヒートパイプ９ｄは毛細管圧力を利用したも
のである。

このような構成であると、前記実施例と同様な効果が得
られることは勿論のこと、特（二ヒートパイプ９ｄｌ＝
よって、液面５より下部の高温の側壁部分および冷却材
ｐから伝えられた大量の熱を熱抵抗体１１で抑制して液
面Ｉよシ上部の低温のｔ１Ｍ１部分へ伝達することがで
きる。したがって、熱抵抗体１１を介さす（−大熱輸送
力を有するヒートパイプを使用した場合（ユ、ヒートパ
イプ上端に接する側壁部に起シ易い大きな温度勾配の発
生を防止することができる。すなわち、ヒートパイプ９
ｄで輸送された熱を熱抵抗体１１を介して液面５よシ上
方に位置する側１１部分に伝えること６；よって、冷却
材昇温時のある時点における側Ｉｉ３の温度分布は第７
図（Ｊｌ）に対応させて示す第７図１ｂ）に実線８ｄで
示すようになり。

冷却材の液面５近傍の温度勾配を従来の場合の温度分布
８ｍおよび大島輸送力を有するヒートパイプを使用した
場合の温度分布８ｅの温度勾配（二比較させて緩和させ
ることができる。

ａＳ図（ｍｌは１本発明のさらに異る実施例に係る原子
炉容器を一部切欠して示す模式的斜視図である。

この実施例では、炉容器Ｉｆのいわゆる本体Ｐ’ｉ　ｇ
　ｇ＝、側ＪＩｌｉＪの内面に離間対向させて。

毛細管圧力利用のパイプ状のヒートパイプ９ｅをその下
部が液面５より下部の冷却材中（＝浸漬し、上部が液面
５よシ上部（＝位置する関係に複数周方向に配置固定し
たものとなっている。

このような構成であると、炉心２で加熱された冷却材の
熱は直接伝導（＝よって上記ヒートパイプ９＠の下部部
分へ伝えられ、ヒートパイプｉｌｅの液面５より上部部
分から輻射伝熱作用Ｃ二よって、液面５より上部の低温
の側壁へ伝達される。したがって、液面５近傍の側１ｉ
ｄ（二発生する温度勾配を緩和させることができ、結局
、前記各実施例と同様な効果が得られる。それ（＝加え
、ヒートパイプｊｌｅｌ二。

このヒートパイプ９ｅが側壁３番−直接接触しない輻射
方式で熱交換を行なわせているので。

ヒートパイプ９・と側壁３との間の熱的接続の均一性、
および信頼性を向上させることができる。

第８図（ｂ）はヒートパイプ９ｆを炉容１！ｈ１ｇの＠
Ｊｌｌｌｊの外側へｓＷｌに離間対向させて設げた実施
例を示す模式的斜視図である。このよう（＝、炉容器１
ｇの外側１ニヒートパイプ９ｆを設けると、液面５よシ
下部の高温の側壁部分の熱は輻射伝熱作用１二よって上
記ヒートパイプ９ｆの下部部分に伝えられ、上記ヒート
パイプ９ｆの上部部分から再び輻射伝熱作用によって液
面５より上部の低温の側壁へ伝達されることになる。し
たがって、側壁３の液面５近傍部分の温度勾配を緩和さ
せることができ、結局、前記各実施例と同様な効果が得
られる。また、特にヒートパイプ９ｆを炉容器１ｇの外
側に設けているので、Ｐ（側（ユヒートパイプを設ける
場合Ｃ二比較し、炉容器本体の小型化を計れ、しかもヒ
ートパイプの形状、大きさの制限を少なくできる利点が
ある。

なお、上述した各実施例では、主に原子炉運転開始時の
みについて述べたが、運転停止時ζ二も逆の作用（二よ
り温度勾配を緩和させることが可能である。

として、ヒートパイプを使用しているが、４？Ｃ；ヒー
トパイプに限定されるものではなく。

ｉｔ伝導率が高く、かつ耐蝕性に富んだ、たとえば金属
材料を使用しても３よい、ｔた、各実施例では原子炉運
転開始時、および運転停止時の両方（＝有効な毛細管圧
力を利用したヒートパイプを使用しているが、運転開始
時のみ柊器壁の温度勾配を緩和させればよい場合（；は
、ヒートパイプとして重力型のものを使用できる。

その他、ヒートパイプの型式、形状、太き８勢も４！≦
二制限される本のではない。

以上述べたように１本発明によれば、複雑な構造や制御
システム、余分な動力を用いることなく、運転開始時や
運転停止時（＝炉容器ＩＩに加わる熱応力を軽減させる
ことができ、もって安全性の向上化ならび蚤；稼動率の
向上化Ｃ：寄与できる高速増殖炉用原子炉容器を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は高速増殖炉用原子炉容器を模式的に示す断ｍ図
、第２１ｇは原子炉の運転側始時。 および運転停止時（−おける玲却材！［の変化の一例を
示す図、第３図（１）は第１図（＝示した原子炉容器の
局部的拡大図、同１１７１ｂｌは運転開運増殖炉用原子
炉容器の要部を局部的ζ二取シ出して示す断面図１ｗ４
図（ｂｌは上記実施例（′−おける容餘壁の温度分布を
説明するための図、第５図（履）および第６図１ｍｌ　
（ｂｌおよび第７図１ａｌｔｔ本発明のそれぞれ異る実
施例に係る原子炉容器の要部を局部的Ｃ二取９出して示
す断面図。 Ｉｓ５図（ｂ）および第７図（ｂｌはそれぞれの実施例
における容器鷺の温度分布を説明するための図、第８図
（ａ）（ｂ）は本発明のさら鳴：異なる実施例（二係る
原子炉容器をそれぞれ一部切欠して示す模式的斜視図で
ある。 １−〜ｇ・・・炉容器、２・・・炉心、３・・・曽鍵、
４・・・入口ノズル、５・・・液面、６・・・出口ノズ
ル、１・・・遮蔽栓、Ｊｌａｘｅ・・・温度分布、９ａ
＝ｆ・・・ヒートパイプ、１０・・・作動液体、１１・
・・熱抵抗体、ｐ・・・冷却材。 出願人代理人　弁理士　鈴　江　武　鉢１８１図 Ｐ 第２図 町　葡 第 □□□］］ ５ ４図 （ｂ） 図　　　　　０ 彊皮 ビ １８７ （ａ） 図 （ｂ） 籠友

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ＋１１　　液体金属冷却材の循環路５：介在して設けら
   れ内部を上記液体金属冷却材が自由液面をもって通流す
   る原子炉容器本体と、この原子炉容器本体の側壁部に、
   上端部を前記自由液面より上方に位置させ、下端部を上
   記自由液面よシ下方に位置させて設けられ、上記自由液
   面の近傍でかつ上記自由液面を境にして上側（：位置す
   る側壁部分と下側≦二位置する側壁部分または上記自由
   液面近傍の前記冷却材との間での熱移動を促進させる熱
   輸送媒体とを具備してなることを％黴とする高速増殖炉
   用原子炉容器。 （２）　　前記熱輸送媒体は、内部に作動液体を封入し
   たヒートパイプであることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の高速増殖炉用原子炉容器。 偽！　前記ヒートパイプは、前記側ａｍの周方向に複数
   に区分されたものであることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載の高速増殖炉用原子炉容器。 （４）　　前記と一ドパイブは、前記原子炉容器本体の
   ＠壁の内間面または外鳩面６；！！接し【設けられたも
   のであることを特徴とする特許請求の範囲第２項または
   第３項記載の高速増殖炉用原子炉容器。 （５）　　前記ヒートパイプは、前記原子炉容器本体の
   側壁内に組込壕れたものであることを特徴とする特許請
   求の範囲第２項または第３項記載の高速増殖炉用原子炉
   容器。 帳）　前記ヒートパイプは、＃ｌ上記子炉容器本体の側
   壁の内面または外面に対して離間対向して配置されたも
   のであることを特徴とする特許請求の範＠第２項または
   第３項記載の高速増殖炉用原子炉容器。 （７）　　前記ヒートパイプは、前記自由液面よル上万
   （二位置する部分の全部または一部が熱抵抗体を介して
   前記側壁部分に熱的（＝接触したものであることを特徴
   とする特許請求の範囲第２項乃至第４項の何れか１項記
   載の高速増殖炉用原子炉容器。 （８）紡配ヒートパイプは、毛細管圧力を利用したもの
   であることを特徴とする特許請求の範囲第２項乃至第７
   項のいずれか１項記載の高速増殖炉用原子炉容器。