JPS5935182A - 液体金属冷却原子炉 - 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】 〔発明の技術分野〕 本発明は、液体金属冷却原子炉に係り、特に液体金属の
各ブレナムの隔壁部に関する。

〔発明の技術的背景〕

第１図は従来の液体金属冷却原子炉の原子炉容器内を概
略的に示した構成図である。

液体金属冷却原子炉においてタンク型の原子炉容器１内
には下方中央に配置された炉心４の他にポンプ３と中間
熱交換器２が配置されている。

これらの機器によってこの原子炉容器１内は炉心４の上
部の液体金属領域である高温ブレナム６と、中間熱交換
器２の出口１４側の液体金属領域である低温ブレナム７
と一前記高温ブレナム６と低温ブレナム７の隔壁部と外
る液体金属領域である中間ブレナム５、ポンプ３の出口
１８側で炉心４下部の液体金属領域である高圧ブレナム
９及びこの高圧ブレナム９下部の液体金属領域である中
圧ブレナム１０との領域にそれぞれ区画される。

液体金属はポンプ３からポンプ出口１８およびダクト１
９を通り、炉心下部の高圧ブレナム９を通って炉心４へ
送られる。

液体金属は炉心４で熱せられて、高温ブレナム６へ達す
る。

高温とｋつだ液体金属は中間熱交換器２に入り、この中
間熱交換器２で熱交換されて冷却される。

冷却された液体金属は中間熱交換器出口１４から低温ブ
レナム７へ達しポンプ入口１２に戻され流入する。

このように炉容器内を液体金属が循環する。

なお、図中符号１５はポンプ３および中間熱交換器２を
吊り下げているルーフスラブで原子炉容器１の上蓋をな
しており、また１１はコンクリート壁、１６　＋　１７
は各々中間熱交換器２の冷却材の入口及び出口ダクトで
ある。

〔背景技術の問題点〕

上記のように原子炉容器１内の液体金属が区画されてい
るために液体金属をチャージする場合には、数ケ所より
チャージしなければならない。

また熱応力を少なくし、ガス溜りができないように、チ
ャージ位置、順番等を考慮し永ければならない。

さらに、事故時等にポンプが停止した際は、高温ブレナ
ムと低温ブレナムが独立してしまうので自然循環による
炉心冷却が打力われないなどの問題があった。

〔発明の目的〕

本発明は上記問題点を解決するためになされたもので、
第１の目的は、炉容器内への液体金属のチャージの際に
ガス溜りが出きす、どの部分からでもチャージ可能な液
体金属冷却原子炉を提供することにある。

第２の目的はポンプが停止した場合に炉容器内で液体金
属の自然循環による炉心冷却可能力液体金属冷却原子炉
を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明はタンク型高速増殖炉において、原子炉容器内に
配置された中間熱交換器出口の低温ブレナムと、炉心下
部の高圧ブレナムと、隔壁となる中間ブレナムおよび炉
心周囲の創成区域との間にそれぞれ逆止弁（バルブ）を
設けてなることを特徴とする液体金属冷却原子炉であり
、液体金属のチャージをスムーズに行永うことができ、
しかも冷却材流量喪失時には自然循環による炉心の冷却
を行うことができる。

〔発明の実施例〕 以下図面を参照して本発明の詳細な説明する。

第２図は本発明に係る液体金属冷却原子炉の一実施例に
おける炉心周辺部を拡大して示す要部断面図で、第１図
と同一部分は同一符号で示し、重複する部分の説明を省
略する。

すなわち、炉心４の下部に位置しポンプ３の出口１８側
と接続され高圧ブレナム９と中間熱交換器出口１４側と
接続される低温ブレナム７との間、炉心４の周囲の創成
区域８と低温ブレナム７との間、高温ブレナム６と低温
ブレナム７との隔壁となる中間ブレナム５と低温ブレナ
ム７との間、高圧ブレナム９とその下部に位置する中圧
プレナム１０との間及び中圧ブレナム１０と低温ブレナ
ム７との間にはそれぞれバルブたとえば逆止弁２０１２
１書２２，２３．２４が５個設けである。

これら５個の逆止弁２０，２１，２２＋２３−２４　　
は通常時バネにより開と寿っており、一方に圧力が加わ
ると閉となるものである。

次に作用について説明する。

原子炉が運転開始する前に炉容器１内へ液体金属をチャ
ージする。

この時は５個の逆止弁２０　Ｉ２１．２２−２３　＊２
４　　はスプリングにより開の状態となっているので高
温ブレナム６と低温ブレナム７は逆止弁２１によシ、中
間ブレナム５と低温ブレナム７は、逆止弁２２により、
高圧ブレナム９と中圧プレナム１０は逆止弁２３により
、中圧プレナム１０と低温ブレナム７は逆止弁２４によ
り各々接続されているだめ。

どのブレナムよシ液体金属をチャージしても炉容器の下
端より順次チャージされるだめに、ガス溜りが発生せず
、熱応力の偏りが少なくなり、より正確かつ安全に液体
金属のチャージができる。

原子炉が運転を開始すると、ポンプ３の始動とともに各
ブレナムに圧力差が発生する。

ポンプ３の出口１８側である高圧ブレナム９が最も高圧
となり、液体金属は炉心４へ送られる。

炉心４の出力損失によって圧力は若干低くなり、高温ブ
レナム６へ流入する。

高温ブレナム６から中間熱交換器２に流入し、この中間
熱交換器２の圧力損失によってさらに低圧にがり、低温
ブレナム７へ流入する。

この低温ブレナム７はポンプ入口側につながっているの
で最も圧力が低いブレナムとなる。

又、中間ブレナム５は液体金属が流動しないので、ポン
プによる圧力は受けない。

又、高圧ブレナム９部には図示のように燃料集合体２６
のエントランスノズル２７が位置しており、ポンプ３の
圧力により、燃料集合体２６が浮き上がらないようにす
るためその下端は中圧プレナム１０に差し込まれており
、高圧ブレナム９と中圧プレナム１０の圧力差により、
燃料集合体２６下端を隔壁２５に押しつけている。

よって、高圧ブレナム９が最も圧力が高く、次に中圧プ
レナム１ｏ、高温プレナム６、中間ブレナム５、低温ブ
レナム７の順に圧力が低くなる。

運転中は上記各ブレナムの圧力差により、高圧ブレナム
９と低温ブレナム７間の逆止弁２０　、炉心４周囲の創
成区域８と低温ブレナム７との間の逆止弁２１、中間ブ
レナム５と低温ブレナム７の間の逆止弁２２．高圧ブレ
ナム９と中圧ブレナム１００間の逆止弁２３、及び中圧
プレナム１０と低温ブレナム７との間の逆止弁２４は閉
の状態となっている。

また、燃料交換時あるいは主冷却系事故、電源喪失事故
等によりポンプ３が停止した場合には各ブレナム間の圧
力差がほとんどなくたるので、逆止弁２０　＄２１．２
２．２３１２４　　はバネにより、開の状態となる。

よって高圧ブレナム９、中圧プレナム１０及び−９−Ａ
Ａり 低温ブレナム７が連通ずるので液体金属は炉心部４で熱
せられて高温プレナム６へ上昇し、中間熱交換器２で冷
却されて、低温ブレナム７に下降する。

すなわち低温ブレナム７の冷却された液体金属は逆止弁
２３　、２４　するいは２０を通って炉心を冷却すると
いうように自然循環による炉心冷却が行なわれる。

逆止弁２１　ｖ　２２も開となるが、炉心４を通らない
ので上昇流は起こらず、自然循環は起こら寿い。

又、ガス作動弁、電動弁、電磁弁等を用いて、ポンプ３
や流量計と連動するようにすることも可能である。

第５図は、本発明の他の実施例で、高圧ブレナム９、創
成区域８、中間ブレナム５、低圧ブレナム７の間に一個
の逆止弁を取り付けた状態を部分的に示すものであって
、原子炉の運転時の逆止弁の状態を示している。

すなわち、高圧ブレナム９と低圧プレナム７の間に圧力
差があるため逆止弁２９のスプリング３゜１０− は圧力差によって押され逆上弁２９は閉の状態となって
いる。

このため、高圧ブレナム９、創成区域８、中間ブレナム
５及び低温ブレナム７の各々のブレナム間の液体金属の
流動はなく、高圧ブレナム９より、エントランスノズル
２７より燃料集合体２６内を通って高温ブレナムへ流動
する流路のみ連通している。

燃料交換時あるいは、主冷却系事故、電源喪失事故等に
よるポンプの停止時においては、各ブレナム間の圧力差
はほとんどなく力るのでスプリング３０により逆止弁２
９が開き、高圧ブレナム９、創成区域８、中間ブレナム
５及び低温ブレナム７の各ブレナム間が連通ずる。

す左わち逆止弁２９がスプリング３０により押され、図
中右側に移動するため中間ブレナム５と、逆止弁中空部
３２および逆止弁孔３４を介して導通しているスライド
区域３８と、高圧プレナム９が連通し、また導通孔３３
が開通することにより、創成区域８と隔壁孔３５を介し
て導通している導通区域３７と、中間ブレナム５と導通
している逆止弁中空部３２と、低温ブレナム７の流入部
３９とが各々連通する。

よって各ブレナムへのチャージがスムーズに行なわれる
。

各ブレナムの連通によシ、自然循環が起こり、炉心冷却
がなされる。

低温ブレナム７より炉心部への液体金属の流路は下記の
ようになる。

低温ブレナム７の液体金属は流入部３９より導通孔３３
を通って逆止弁中空部３２へ流れ、さらに逆止弁孔３４
を通ってスライド区域３８へ流れ、逆止弁２９と弁座３
６のすき間を通って高圧ブレナム９へと導れる。

高圧ブレナム９から、エントランスノズルオリフィス２
８を通って燃料集合体２６内に入り、炉心４へ達する。

また前記ポンプが作動し低圧ブレナムと高圧プレナムの
間に圧力差が発生すると、逆止弁２９の逆止弁オリフィ
スを液体金属が高流速で流れるため、逆止弁２９はスプ
リング３ｏの開方向へツカよりも大きな閉の力を受は閉
じる。

とのことにより、通常の原子炉運転に支障を来たすこと
なく前記の利点をだけが得られる。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明によれば、原子炉容器への液
体金属をチャージするに際してのガス溜り防止及び熱応
力の抑制ができ、よシ確実かつ安全な液体金属のチャー
ジが行なえ、しかも非常時の自然循環による炉心冷却が
できるとともに中間ブレナムなどの特定部分へのチャー
ジの必要がない信頼性の高い液体金属冷却原子炉を提供
できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の液体金属冷却原子炉の概略を示す縦断面
図、第２図は本発明に係る液体金属冷却原子炉の一実施
例における炉心周辺部を拡大して示す縦断面図、第３図
は本発明に係る液体金属冷却原子炉に使用される逆止弁
を示す縦断面図である。 １　・・・原子炉容器 ２　・・・中間熱交換器 ３・・・ポンプ ４゛°゛炉　　心 ５　・・・中間ブレナム ６　・・・高温ブレナム ７　・・・低温ブレナム ８　°°゛劃成側域 ９　・・・高圧プレナム １０　°゛°中圧ブレナム １１　　・・・コンクリート壁 １２　　・・・ポンプ入口 １３　　・・・中間熱交換器人口 １４　・・・中間熱交換器川口 １５　　・・・ルーフスラブ １６　　・・・中間熱交換器冷却ナトリウム出口ダクト
１７　　・・・中間熱交換器冷却ナトリウム人口ダクト
１８　・・・ポンプ出口　　、 １９・・・ダクト ２０　＊　２１．２２　ｔ　２３−２４−・・逆止弁２
５、・・・隔　　壁 ２６　　・・・燃料集合体 ２７　−・・エントランスノズル ２８　　・・・エントランスノズルオリフィス２９・・
・逆止弁 ３０　・・・スプリング ３１　　・・・スライドリング ３２　　・・・逆止弁中空部 ３３−・・導通孔 ３４　　・・・逆止弁孔 ３５・・・隔壁孔 ３６　・・・弁　　座 ３７　　・・・導通区域 ３８　　・・・スライド区域 ３９・・・流入部 代理人弁理士　須山　佐５− １５− 第１図 （１７

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）液体金属を収容する頂部の開いた主容器と、この
   主容器内に配置された炉心と、前記主容器内で前記炉心
   の周囲に創成区域を形成して該炉心を収容する内部槽と
   、この内部槽との間に液体金属層を形成して、該内部槽
   を収容する中間槽と、前記内部槽及び中間槽を貫通し炉
   心周囲に間隔をもって設置される中間熱交換器と、この
   中間熱交換器と間隔をもって、かつ同軸円上に設置され
   る１次系ポンプと、この１次系ポンプの出口の配管と、
   連結され、該炉心部液体金属の人口となる炉心下部に設
   置される第１の下部槽とこの第１の下部槽の下部に設置
   され、固定孔を介して連通している第２の下部槽とを備
   えだ液体金属冷却原子炉において、前記第１の下部槽の
   液体金属がポンプにより押し出され高圧となっている部
   分（高圧ブレナム）と、前記第１の下部槽の外側で、か
   つ前記主容器下部で、しかも前記中間熱交換器または炉
   心冷却系の出口側の冷された液体金属の部分（低温ブレ
   ナム）との間にバルブを設けたことを特徴とする液体金
   属冷却原子炉。
2. （２）　　炉心周囲の液体金属が停滞している創成区域
   と、前記低温ブレナムとの間にバルブを設けた事を特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の液体金属冷却原子炉
   。
3. （３）　　内部槽と中間槽の間の液体金属の停滞してい
   る領域（中間ブレナム）と低温プレナムとの間にバルブ
   を設けた事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液
   体金属冷却原子炉。
4. （４）　　第２の下部槽内の圧力が下げられている液体
   金属領域（中圧ブレナム）と低温ブレナムとの間にバル
   ブを設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の液体金属冷却原子炉。
5. （５）高圧ブレナムと、中圧ブレナムとの間にバルブを
   設けたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の液
   体金属冷却原子炉。
6. （６）　　バルブは５側設けられ、そのうち複数個のバ
   ルブが連動して開閉することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の液体金属冷却原子炉。
7. （７）５個設けられたバルブがポンプあるいハ流量計と
   連動して開閉することを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の液体金属冷却原子炉。