JPS59192996A - 液体金属冷却高速増殖炉 - 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２次主冷却系である中間冷却系を一式削除した
液体金属冷却高速増殖炉に関するものである。

従来の液体金属（例えばす）　ＩＪウム）冷却高速増殖
炉発電プラントは炉心での発熱量を１次系ナトリウムか
ら２次系ナトリウムへと中間熱交換器を介在させて輸送
し、更に２次系ナトリウムから水及び蒸気へと、蒸気発
生器を利用して熱輸送させるという中間冷却系回路を有
した構成であった。

この理由は次の通りである。即ち、７次系ナトリウムが
炉心で発生する高速中性子によシ放射化されているため
、中間冷却系が無く加圧水型炉と同じ構成とした場合、
蒸気発生器は７次系ナトリウムと直接伝熱管を介在して
、熱交換するシステムとなり、万一伝熱管が破損すると
ナトリウムと水とが化学反応を起こし、水素ガスと苛性
ソーダを生成する。水素ガスは圧力発生の原因となシ、
苛性ソーダは腐食性物質であるため、炉心に対し悪影響
を及ぼす可能性がある。址たこのナトリウムと水の反応
は急激でちるので、伝熱管の破損規模か大きくなると影
響の度合も犬きくなシ、水素ガスの発生挙動によっては
／次系ナトリウムの境界である配管系の塑性変形や破損
の発生の可能性もある。このために通常蒸気発生器には
発生圧力を低減させ、発生する水素ガスを安全に処理す
るための放出系が装備されているが、水素ガスに同伴さ
れるナトリウムに放射性がある場合環境放出が厳しく制
限されるため完全な処理が必要となり煩雑となる。以上
のような理由によ、！ｌ１１．２次ナトリウム系回路が
設置されている。

、　　　　　従って、ナトリウム冷却高速増殖炉プラン
トは、第１図及び第一図に示さｔているように、従来ル
ープ型及びタンク型を問わず軽水炉プラントには無い中
間冷却系（２次主冷却系）を有しておシ、このため中間
冷却系に係わる設備費、建物壁など大巾な建設費増加を
余儀なくされている。

このような現状に鑑み、軽水炉には無い中間冷却系設備
一式を削除したプラントを提案し、系統を簡素化して物
量を減少させ建設費の大巾な低減をはかることが本発明
の目的である。

従来のループ型炉の７次主冷却系構成である機器間配管
接続方式では、万−蒸気発生器伝熱管が破損した場合、
ナトリウムと水との反応により発生する水素ガスの圧力
及び濃度の高い苛性ソーダなどの反応生成物が、配管系
を通って直接炉心に到達し悪影響を及はす可能性がある
。

（従来のタンク型炉では、炉心と蒸気発生器が原子炉容
器内に隣接して設置されるため、濃度の高い苛性ノーズ
などの反応生成物が直接炉心に到達しやすく、悪影響を
およぼす可能性が高い。）従って、蒸気発生器を／次側
出入口共に直接に１次冷却系配管に接続せず、この間に
１次ナトリウムのプールを介在させることにより、前述
の事故時のナトリウム−水反応で発生する圧力の緩衝、
及び反応生成物のプール内収納を計ることによって事故
の影響が炉心部に及ぶのを防止することが必要となる。

本発明は、このような観点に立って、ループ型の経済的
改良型プラントとして、中間冷却系の削除を行ない、冷
却材としてナトリウム（Ｎａ）　　を用いＮａ−水反応
対策（プールと炉容器間に呼吸タンクを配管で結ぶ）を
施こす以外加圧水型原子炉と同等の構成とした適切なサ
テライトプール構造体を有するプラントを提案する。

本発明の液体金属冷却高速増殖炉は、原子炉容器と、７
次主循環ポンプおよび蒸気発生器を包含するサテライト
プール容器を夫々有する複ｅ！基のサテライトプール構
造体と、原子炉容器のカバーガス空間及びサテライトプ
ール容器のカバーガス空間に連通ずるカバーガス呼吸タ
ンクと、サテライトプール容器内のホントプール及び原
子炉容器を接続する１次系ホットレグ配管と、サテライ
トプール容器内のコールドプール及び原子炉容器を接続
する／次系コールドレグ配管とを備えていることを特徴
とするものである。

さらに、サテライトプール構造体には、７次主循環ポン
プ及び蒸気ゞ発生器がそれぞれ／基以上組み込まれてお
り、かつプレナム仕切板によシホットプールとコールド
プールとに前記カバーガス空間が分割形成されている。

次に本発明の液体金属冷却高速増殖炉を図面に従って詳
細に説明する。

第３図に示されているように、原子炉容器／内の炉心−
での発熱エネルギーは、冷却材例えばナトリウムによシ
／次系ホットレグ配管３内を通シサテライトプール容器
グ内のホントプールｇに輸送される。複数基のサテライ
トプール構造体の各々　（第３図から第６図参照）はサ
テライトプール容器グとしやへいプラグ／ｇによる密閉
構造体であシ、前記７次系ホットレグ配管３と１次系コ
ールドレグ配管１０にょシ原子炉容器ｌと接続されてい
る。サテ２イトプール容器ｑ内にけしやへいプラグ／ｇ
に据え付けられ支持された蒸気発生器よと７次主循環ポ
ンプ６がそれそハ／基以上組み込まれておシ、蒸気発生
器Ｓにより／次系高温ナトリウムからの熱で蒸気を発生
させ蒸気タービン／４’を駆動させる。蒸気発生器５に
よシ熱交換した低温ナトリウムはサテライトプール容器
グ内底部のコールドプール９に集めら詐、この部分に挿
入さｔている１次主循環ポンプ乙によシ汲み上げられて
昇圧され、当該ポンプ乙に接続されている１次系コール
ドレグ配管ＩＯを通、りて原子炉容器／内の高圧プレナ
ム／２に送られ炉心ユを冷却する０ サテライトプール容器ダ内には前記ホントプールｇと反
応生成物流出防止仕切板、２／が備えられたコールドプ
ールタを適切に形成させるた７　　　　　めプール仕切
板７が設置され、またそれぞれのプールは自由液面を有
するためナトリウムに対し不活性のカバーガスを液面上
の空間／７に充填している。このカバーガス空間／７は
カバーガス系均圧配管／９にょシカバーガス呼吸タンク
２０に接続され、この呼吸タンクを介して他の複数のサ
テライトプール構造体及び原子炉容器／のそれぞれの本
体内カバーガス空間と連通している。

次に本発明の液体金属冷却高速増殖炉の作用について説
明する。

１次系ホントレグナトリウムはサテライトプール容器内
のホットプールとに流入し、ホットプールととコールド
プールヲの液位差にょシ蒸気発生器本体内の伝熱管束部
を流下し、コールドプールワに流入する。コールドプー
ルヮを形成１、するナトリウムは７次主循環ポンプ６に
より汲み上げられ、サテライトプール容器外へと流出し
、このポンプ作用にょシ前述の液位差が生じ、それぞｈ
の自由液面を形成することとなる。

炉心ユから輸送さねた熱は蒸気発生器３において給水を
蒸発させ、この蒸気か蒸気タービン”Ｋ＠送される。

上述のフリントは、−次ナトリウム系である中間冷却系
を一式削除するプラントであシ、従来の高速増殖炉の欠
点に対する対策も施こしている。

即ち、本発明の高速増殖炉の前記作用のところで説明し
たサテンイトプール構造体によれば、万一蒸気発生器Ｓ
に於て伝熱管が破損し、ナトリウム−水反応の事故が発
生したとしても、サテライトプール容器ダ内のホットプ
ールｇ１コールドプールソ及びカバーガス空間が大きな
緩衝効果を有し、反応生成物である苛性ソータ′をザテ
ライトプール容器弘及び事故の起きたループ内に保持収
納することができ、事故の影響を局限化することができ
る。これは次のような理由による。

事故が発生すると、カバーガスの圧力高信号などにより
これが検知さｎ１プラントでは原子炉がトリップし、水
及び蒸気側では給水が停止され、急速に蒸気発生器Ｓ内
の保有水をブローダウンし、健全ループのポンプ６は低
速回転に移行し、事故ループのポンプ６は停止さ朴る０
ナトリウム−水反応は、蒸気発生器ｓ内の保有水ブロー
ダウンによって収束するが、Ｎａ−水反応によって発生
した水素ガスをサテライトプール／基で受けると事故発
生したサテライトプール容器ダのカバーガス圧力が高く
なシ、濃度の高い苛性ソーダの反応生成物をサテライト
プール容器ｌから原子炉へ向かって押し出すこととな９
炉心コに悪影響を与える可能性が生ずる。従ってサテラ
イトプール構造体と原子炉容器／とをカバーガス系均圧
配管／９で連結し圧力を均等化する。この時水素ガスの
発生によるカバーガス圧力の上昇は、原子炉容器ｌと、
他の健全ループサテライト構造体のカバーガス空間によ
って抑えられ、ナトリウムの境界である配管系および放
射性カバーガスをシールしている原子炉容器／及びサテ
ライトプール容器ｔの上部しやへい体のシール部の健全
性を損なうような問題は生じない（カバーガスは不活性
ガス、例、えばアルゴンＡｒを使用しているので水素ガ
スが混入しても問題は７ない）。また、究故ル−プＯポ
ンプｂが定格回転数からコーストダウンして停止に致る
までの間、ポンプ乙の慣性力により濃度の高い苛性ソー
ダを原子炉に流入させる可能性があるが、サテライトプ
ール容器り内のコールドゾール９に設置した反応生成物
流出防止仕切板コ／によって、炉心に悪影響を与えるｌ
〉度の高い苛性ソーダをポンプ６の入口部分に流出させ
ない構造としている。従って上述のように、水素ガスの
発生によるカッ（−ガスの加圧によシ苛性ソーダが原子
炉へ押し出される可能性と発生水素ガスによる圧力上昇
とを、サテライトプール容器グ内の上部空間１７および
原子炉容器／のカバーガス空間とカッ（−ガス呼吸タン
ク：ＡＯＶＣよる緩衝効果により排除でき、かつ事故ル
ープのポンプ乙のコーストダウンによる苛性ソーダの流
出を反応生成物流出防止仕切板コｌによって防止できる
ので、濃度の高い苛性ソーダが炉心コにまで到達するこ
とｌ′ｉない。

従って炉心及び他の健全な／次冷却系ル−フ。

にも悪影響を及ぼし、損傷を与える可能性を無くするこ
とができる。なお中間冷却部系を削除すると、これに付
属した補助系統設備として下記の系統が同時に削除され
る０ （１）２次アルゴンガス系 （２）　　、２次充填ドレン系 （３）２次ナトリウム純化系 （４１，２次系設備一式の空調設備。

これによシ、上記設備を収納する建屋も削減でき建設費
（建屋も含む）を約、２５％減少させることができる。

サテライトプール方式／次系の最大の特長はポンプと蒸
気発生器間に接続配管が無く、コールドプールとなって
いることである。このことによシサテライトプール構造
体を小型に設置”１できるので、格納容器直径を従来の
方式から約ｘｏ％縮小させることができ、犬＠な経済的
利点を有するものである。更に、このコールドブール部
分のナトリウムインベントリは大リークナトリウム−水
反応化成物（苛性ソーダ）を求故ループ内に局限化する
ためにＱ　”ｌな役割を果たす。（もし配管で両機器が
接続されている場合には、苛性ソーダは容易に高濃度で
炉心に流入し、流路の閉塞など悪影響を与える可能性が
高くなり対策が困難となる。）

【図面の簡単な説明】

第１図はループ型の高速、増殖炉の系統図、第２図はタ
ンク型の高速増殖炉の系統図、第３図は本発明のサテラ
イトプール型プラントの系統図、第９図はサテライトプ
ール構造体の上面配置図、第５図は第ｑ図のサテライト
プール構造体の線Ｂ−Ｂの縦断面図、第６図は第グ図の
サテライトプール構造体の線Ａ−Ａの縦断面図である。 （＋）・・原子炉容器、０１）・・中間熱交諜器、（ｉ
ｉｌ）・・蒸気発生器、ＯＶ）・・・蒸気タービン、／
・・原子炉容器（ｌ基）、２・・炉心、３・・１次系ホ
ットレグ配管、ｌ・・サテライトプール容器（複数基）
、ｊ・・蒸気発生器、６・・１次主循環ポンプ、７・・
プール仕切板、ｇ・・ホントプール、９−・コールドプ
ール、ＩＯ・・１次系コールドレグ配管、ｌ／・・逆止
弁、／２・・高圧プレナム、／３・・主蒸ネ配管、ｌグ
・・蒸気タービン（／基）、／り・・給水ポンプ、／４
・・主給水配管、１７・・カッ（−ガス空間、／１・・
しやへいゾシグ、／９・・カバーガス系均圧配管、コθ
・・カッく一ガス呼吸タンク、コト・反応生成物流出防
止仕切板。 特許出願人　　三菱原子カニ業株式会社第１図 （ｉｖ） 第２図 （１） 第３図 Ｂ：Ａ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）原子炉容器と、７次主循環ポンプおよび蒸気発生
   器を包含するサテライトプール容器を夫々有する複数基
   のサテライトプール構造体と、原子炉容器のカバーガス
   空間及びサテライトプール容器のカバーガス空間に連通
   ずるカバーガス呼吸夕／りと、サテライトプール容器内
   のホットプール及び原子炉容器を接続する１次系ホット
   レグ配管と、サテライトプール容器内のコールドプール
   及び原子炉容器全接続する１次系コールドレグ配管とを
   備えていることを特徴とする液体金属冷却高速増殖炉。
2. （２）　　サテライトプール構造体には、７次主循環ポ
   ンプ及び蒸気発生器がそれぞれｌ基以上組み込まれてお
   り、かつブレナム仕切板によりホントプールとコールド
   プールとに前記カバーガス空間が分割形成されているこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第７項記載の液体金属冷
   却高速増殖炉。