JPS5957189A

JPS5957189A - 液体金属冷却形高速増殖炉

Info

Publication number: JPS5957189A
Application number: JP57167572A
Authority: JP
Inventors: 貞男坂本
Original assignee: Toshiba Corp; Central Research Institute of Electric Power Industry
Current assignee: Toshiba Corp; Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority date: 1982-09-28
Filing date: 1982-09-28
Publication date: 1984-04-02
Also published as: JPH028277B2

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】〔発明の技術分ハづ・〕本発明はタンク形の故体金属冷却形高速ノ冒殖炉に藺す
る。

し発明の技雨的ｎ以と七の問題点〕従来、液体金属冷却形高速増殖炉１−１：原子炉谷器内
の下部に炉心支持構造物を据伺け、この炉心支持構造物
によって炉心を支持するように構成されていた。し〃・
し、タンク形の高速ｉＱ殖炉等、原子炉容器の径が大き
なものでは延展の除に原子炉容器とルーフスラブとが異
なるモードで上下に振動う゛る可能性がある。そして、
このような場合には原子炉容器側に据付けられている炉
心とルーフスラブ側に据付けられでいる１ｆｆｉＪ。

御棒駆動機淘が相対的に変位するため、この制御棒駆動
機構に把持されている制御忰が炉心に対して上下に亥位
し、反応度市り御が不女定となる不具合を生じる。

そして、このような不具合を防止するため、ルーフスラ
ブの下面から円筒状の吊シ胴を吊り下げ、この吊９胴に
よって炉心を支持するものが考えられた。このようなも
のは炉心および制御棒駆動機構がともにルーフスラブに
支持されるので、地震時における両者の相対的変位が小
さく、地震時の安定性が向上する。しかし、このような
ものでは炉心の上面からこの吊シ胴の内部に流れた尚温
の冷却材をこの吊９胴の外側に流出ちせる流通路を形成
する必要がある。そして、このような流路は冷却材の流
量変化、冷却材の液位変化が生じても常に安定した冷却
材の流れを確保することができるものでなければならな
い。また、関連増殖炉では循環ポンプが停止しても自然
対流によって冷却材を循環し、炉心の除熱ができるよう
に構成されておυ、上記流通路はこの自然対流による循
環を妨げないものでなければならない。

そして、このような流通路として上記吊り胴の周壁部を
貫通して配管を設けたもの、めゐいは上記吊り胴の周壁
部に７０−ホールを設けたものが検討された。前者のも
のは配管を屈曲させるごとによって吊９胴の内部］のＢ
Ｑｊ＝’２開口と吊り胴の外側の一１開口の位１遣を自
由に設定できるので、運転時の冷却材の流れおよび自然
対流による循環を妨げることが少ない等のλり点が予想
されるが、反面構造が複雑となることが予想される。ま
た、後者のものは構造が簡単となるが運転時の流脚材の
ｖｉＵれおよび自然対流による冷却材の循環に悪影響を
与える可能性がある。

〔発明の目的〕

本発明は吊シ胴の周壁部に冷却材の流通路としてフロー
ホールを形成し、しかも運転時の冷却材の０１シれおよ
び自然対流による冷却材の循環に悪影響ケ与えることが
ない液体金属？１を脚形高速増殖炉を得ることを目的と
する。

〔発明の帆装〕

木兄り」は円１實状の吊シ胴會介して炉心をルーフスラ
ブから吊υ下げ、′またこの吊シ胴の周壁部にはフロー
ホールを形成し、このフローホールの上縁を燃料交換時
の？）↑脚材の液面よシ下方に位置させ、丑たこの７０
−ホールの下縁を予想される最低液面よｐ下方に位置さ
せたものである。したがって、通常運転時および燃料交
換時においてガス巻込が生じること示なく、また冷却材
の液面が予想される最低位置まで低下した場合でも自然
対流による循環を偽保し得る冷却材の通路を形成するこ
とができるとともに構造も簡単である。

〔発明の実施例〕

以下図面を参照して本発明の一実施例を説明する。図中
１は原子炉容器であって、この原子炉容器１は安全容器
２で囲まれている。そして、この原子炉容器１の上端は
ルーフスラブ３によ、って閉塞されている。そして、こ
の原子炉容器１内には炉心４が収容されておシ、この炉
心４は炉心支持構造物５によって支持されている。

ぼた、６は吊シ胴であって円筒状をなしている。

そして、この吊シ胴６は上記ルーフスラブ３の下面から
吊り下げられており、またこの吊シ胴６の下端部には上
記の炉心支持構造物５が取付けられている。したがって
、上記炉心４は炉心支持（Ｉ′４造物５を介し−Ｃ吊シ
胴６によってルーフスラブ３から吊り下げられている。

また、７は炉心上部機構であって、上記ルーフスラ７′
３を貫通して設けられている。そして、この炉心上部機
構７内には制御棒駆動機構（図示せず）が設けられてお
シ、炉心４内に制御棒を挿入、引抜するように）ｌｐｆ
成されている。また、上記吊シ胴６の外周面と原子炉容
器１の内周面との間には複数の中間熱交換器８・・・と
循環ポンプ９・・・とが設けられておシ、これら中間熱
交換器８・・・と循環ボンシリ・・・は周方向にわたっ
て父互に配列されてい心。また、１０は振れ止め部材で
あって、上記吊９胴６の下端部を支持し、地震等の瞼に
この吊り胴６の下端部が水平方向に振れるのを防止して
いる。また、この振れ止め部材１０は隔壁を木用してお
シ、原子炉容器１内を上下に区画している。

そして、上記吊り胴６の周壁部には複数個のフローネー
ル１１・・・が形成されている。そして、これらフロー
ホール１１・・・は同方向にわたって配列されている。

そして、これらフローホール１１・・・の周方向の位置
は第２図に示す如く中間熱交換器８・・・と循環ボンダ
９・・・との間に対応するように構成されている。また
、上記吊シ胴６の表面およびフローホール１ノ・・・の
内面には熱伝導率の小さな材料からなる熱抵抗体１２が
被着されている。そして、＋ｊｉＪ記の炉心４の上面か
らこの吊９胴６内に流出した＾温の冷却材は上記の７０
−ホール１１・・・全通ってこの吊シ胴６の外側に流れ
、中間熱交換器８・・・内に流入して二次冷却材と熱交
換され、低温となった冷却材は原子炉容器１の下部に流
れるように構成されている。そして、この原子炉容器１
の下部に流れた低温の冷却材は循環ポンプ９・・・によ
って炉心４の下部に送られるように構成されている。

そして、上記フローホール１１・・・の上下方向の位置
および寸法は以下の如く設定されている。

すなわち、これらフローホール１ノ・・・の形状は略長
円形をなしている。そして、その上縁は燃料巴４換時に
おける＃脚材の液面Ｌ１　よシ下方に位置し、−また下
縁の位置は予想される酊脚材の最低液面Ｌ２すなわぢ原
子炉容器１の底部からは脚材が漏洩し、安全容器２内の
液面と等しくなった状ノ甜の液面の位置よシ下方に位置
するように構成込れている。なお、この一実施例ではフ
ローホール１１の上縁は燃料交換時の液面Ｌｌ　と略等
しい位置にあシ、゛また予想される最低液面Ｌ２は７０
−ホール１ノ・・・の中心に略合致するように構成され
ている。また、上記フローホール１１…の寸法は、フロ
ーホール１ノ・・・の篩さを１１幅をＸとしたとき、以
下の如く設定されている。すなわち、通常運転時の冷却
材液面Ｌｏ　と予想される最低液面Ｌ２との差をＨ２通
常運転時の冷却材液面Ｌｏと燃料交換時の冷却材液面Ｌ
ｌとの差１ｈ、熱抵抗体１２の厚さをｔｎ、吊り胴６の
地震荷重応力に対する制限値を１．２８ｍ　、吊９胴６
の内径をり、フローホール１ノ・・・の個数をｎ、地震
時にこの吊シ胴６に作用する荷重をＰ、吊９胴６のフロ
ーホール１ノの周縁部の板厚をｔ、冷却材の流量をＱ、
ガス巻込の制限から決定される冷却材の７０−ホール通
過速度をＶとしたとき。

ｙ≦２　（Ｈ−ｈ　−ｔｎ）　　　　　　−−−−−−
−−・・−ＣＬ））Ｊ・２”””ｎｉ、２８ｍ・ｎ（？
（Ｄ−２ｔ）２−　ｏ）・・・・・・・・・・・・（２
ン ’　ｘ　２＋　ｘ　（ｙ−ｘ　）−＝−”−＝　０　　
　　　、、、−・・−川（３）４　　　　　　　　　　
　　　ｎ’Ｖとなるように設定されている。

仄に上記一実施例の作用を説明する。まず、通常運転時
においては冷却材の液位Ｌｏは高く、ノロ−ホール１１
・・・の上縁よシ上の位置にある。

し／こがって、この場合、フローホール１ノ・・・全体
が冷却材中に完全に浸漬されているので、このフローホ
ール１１・・・を比Ｉ６（的大流社の冷却材が流れても
ガスの巻き込みを生じることｔよない。

−また、燃料交換時には原子炉の出力を低下させるので
冷却材の温就が低下し、体積が減少するので冷却材の液
面ｙｊｉ　Ｌ　１　まで下る。しかし、フローホール１
１・・・の上縁はこの液位ＬｔＪ：、！ｌ）下であるの
でフローホール１１・・・の上部が液面上に＝１出する
ことはなく、°冷却材がこのフローホール１１・・・を
通過する際にガスを巻込むようなことはない。なお、こ
の燃料交換時には冷却材の流量が小さいので、フローホ
ール１ノ・・・かわずかでも液面下にあればガスを巻込
むよシなことはない。

また、冷却材の畝面が予想される最低の液位Ｌ２すなわ
ち原子炉容器１の底部から冷却材が漏洩し、安全容器２
内の液面と等しくなった状態の液面まで低下してもフロ
ーポール１１・・・の下縁はこの最低の液位より下方で
あるから、冷却材はこのフローホール１１・・・を通っ
て流れることができる。よって、このような場合に循環
ポ／ゾ９・・・が停止し−Ｃも自然対流によって冷却材
を循環させることができる。なお、自然対流で冷却材が
循環する場合には流量がきわめて小さくなるので、炉心
４の上面から流出した高温の冷却材と低温の冷却材との
混合が充分におこなわれず、高温の昂゛脚材が液面近傍
に層状に榴る場合があシ、自然対流を妨げ、またこの高
温の冷却材層とその下の冷却材との間の境界部に大ぎな
温度勾配を生じ、炉内の部材に過大な熱応力を発生させ
る不具合を生じる。しかし、この一実施例のものはこの
ような場合における冷却材の液面が７０−ホール１ノ・
・・の中央部すなわち上縁と下縁の間に位置するので、
冷却材の液面に溜った層状の高温冷却材がこれらフロー
ホール１１・・・を通って吊シ胴６外に効率的に流れる
ので、上記の如き不具合が防止できる。

また、この一実施例のものは吊シ胴６の表面およびフロ
ーホール１ノ・・・の内面に熱抵抗体１２を被着しであ
るので、吊り胴６に生じる熱応力を軽減することができ
る。

また、前記した（１）　、　（２）　、　（３）式は上
記一実施例における条件を満足するとともに、吊シ胴６
の地震時における応力１通常運転時におけるガス巻込防
止の条件を滴足す・ωための７０−ホール１ノ・・・の
寸法の一般的な範囲を与えることができるものである。

すなわち、上記一実施例では冷ム１」材の液位が最低の
Ｌ２まで低下し、かつ循環ボンデ９・・・が停止した最
悪条件で自然対流を効率的におこなわぜるためこのＬ２
の位置がフローホール１ノ・・・の上縁と下縁との間に
位置するように設定してあり、また熱抵抗１２を被着し
たのでこの熱抵抗体１２によるフローポール１１・・・
の実買的な開口寸法の楓少を考飄すると、Ｈ−４−ｔ　≧ｈ　　　　　　　　　・・・・・・・・
・・・・（１）２　　　　ｎ　− となる。よってこの０１式を変形すると、前記のｙ≦２
（Ｈ−ｈ−ｔｎ）　　　　　　　　・・・・・・・・・
・・・（１）が得られる。

また、上記吊り胴６は炉心４を支持する止要な構造物で
めシ、地震時の荷重によってこの吊υ胴６に生じる応力
Ｐｍは法規、設計方針等によって規制される地震荷重応
力に対する制限値１．２８ｍより小さくなりればならな
い。そして、この吊９胴６はフローホール１ノ・・・を
形成したことにより断面積が諷少するので、この断面積
の残存率をηとするととなる。そして、このηはであるので、上記（２’）、（２“）式よシ・・・・・
・・・・・・・（２“りしたがって、この（２／／／　）式から前記の・・・・
・・・・・・・・（２）が得られる。

また、（％Ｉ−却材脚材記のフローホール１１・・・を
通過する際、この７０−ホール１）・・・の近傍の静圧
が低下し、冷却材の自由表面からガス髪巻込む可能性が
ある。もちろん、この一実施例の如く、フローホール１
ノ・・・の上縁が燃料交換時の液面よシ下方にあれば、
燃料交換時には冷却材の流量が小さいのでこのフローホ
ール１ノ・・・の上縁が燃料交換時の液面よ）わずかで
も下にあればガスの巻込を生じることはなく、また通常
運転時には冷却材の液面が上昇するので、このフローホ
ール１１・・・の部分には冷却材の液頭圧が作用し、冷
却材の流量が大きくなってもガス巻込は生じない。よっ
て、通常の場合、フローホール１１・・・の開口面積を
充分に犬キ＜シておけばガス巻込は生じない。しかし、
このフローホール１１・・・の開口面積を過度に小さく
したような場合にはガス巻込を生じる可能性がある。

そして、このガス巻込を防止するに必要なしｄ口面積は
ｑであるから、フローホール１１・・・がｎ個の場合、
１個のフローホール１１・・・は二ｘ２−１−ｘ（ｙ−
ｘ）≧９−　　　　　　　　・・・・・・・・・・・（
３′）４　　　　　　　　　　　　　　　ｎ−ｖとなる
。よって、これを変形して上記牙ｘ　２＋ｘ　（ｙ−ｘ）　−Ｑ”≧０　　　　　　　
　　・・・・・・・・・・（３）−ｖが得られる。よって、このフローホール１１・・・の寸
法は（１）式を満足するには第５図の直線Ｆｌより下、
（２）式を満足するには直線Ｆ２よシ左側、（３）式を
満足するには曲線Ｆ３　よシ上方の領域すなわち第５図
の斜線を附した領域であればよい。

なお、この第５図のｘ、ｙ軸の目盛は定数として、Ｈ＝
２．３ｔｎ　、ｈ＝＝ｉ、Ｏｍ　ｒ　ｔｎ＝０．２ｍ　
ｐ　１．２　Ｓｍ＝１．２Ｘ１０’ｋｇ／ｍ２．　Ｄ＝
１０ｍ　、　ｎ＝１２　、　Ｐ　＝１．１８Ｘ１０７ｋ
ｇ、　ｔ　＝＝０．１　ｍ　、　Ｑ　＝　１８．１７ｍ
　／ｇｅｅ。

ｖ　＝　１．５　ｍ／ｌｈｅ　ｃとした場合のものであ
る。

また、上記７０−ホール１１・・・は中間熱交換器８・
・・、循環ポンプ９・・・の間に対応して設けられてい
るので、これらフローホール１ノ・・・から流出した温
源の冷却材がこれら中間熱交換器８・・・や循環？ンｆ
９・・・に直接当ることがなく、これら中間熱交換器８
・・・および循環４？ンゾ９・・・に過大な熱応力が発
生することがない。

〔発明の効果〕

上述の如く本発明は円筒状の吊シ胴を介して炉心をルー
フスラブから吊シ下げ、またこの吊り胴の周壁部にはフ
ローホールを形成し、このフローホールの上縁を燃料交
換時の冷却材の液面より下方に位置させ、またこのフロ
ーホールの下縁を予想される最低液面よシ下方に位置さ
せたものである。したが２て、通常運転時および燃料交
換時においてガス巻込が生じることがなく、また（６却
材の液面が予想ちれる最低位置まで低下した場合でも自
然対流による循環を確保し得る冷却材の通路を形成する
ことができるとともに構造も簡単である等その効果は犬
である。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例を示し、第１図は縦断面図、第２
図は第１図の■−■線に沿う横断面図、第３図はフロー
ホール近傍の概略的な縦断面図、第４図はフローホール
近傍の概略的な横断面図、第５図はフローホールの寸法
の制限を説明する線図である０１・・・原子炉容器、３・・・ルーフスラブ、４・・・
炉心、７・・・炉心上部機構５８・・・中間熱交換器、
９・・・循環ポ／）、１１・・・フローホール、１２・
・・熱抵抗体。第１図第２図第３図Ｏ第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　原子炉容器と、この原子炉容器の上端を閉塞
するルーフスラブと、上記原子炉容器内に収容された炉
心と、円筒状をなし上記ルーフスラブから吊シ下げられ
上記炉心を支持するとともにその周壁部に上記炉心の上
面から流出した高温の冷却材を外側にＤｉｄす７０−ホ
ールを有した吊シ胴と、この吊り胴の外周面と上記原子
炉容器内周面との間に設けられた中間熱交換器および循
環ポ／グとを備え、上記フローホールの上縁は燃料交渓
時の冷却材の液面よｐ下刃に位置シ、また上記フローホ
ールの下縁は予想される冷却材の最低液面よシ下方に位
置していることを特徴とする液体金属冷却形高速増殖炉
。
（２）　　前記吊シ胴の弐面およびフローホールの内面
は熱抵抗体で覆われていることを特徴とする特許却形高速増殖炉。＜３）　　前記フローホールの寸法は、フローホールの
高さをｙ，幅をＸとし、通常運゛転時の冷却材液面と予
想される最低液面との差をＨ，通常連転時の冷却材液面
と燃料父換時の冷却材液面との差をｈ，熱抵抗体の厚さ
をｔｎ，吊シ胴の地震イド丁型応力に対する制限値″ｆ
：１．　２　８ｍ　、吊り胴の内径をＤ，フローホール
の個数をｎ，地震時に作用する荷重ｋ　Ｐ　ｐ吊シ胴の
フローホール周縁部の板厚をｔ，冷却材の流電をＱ，ガ
ス巻込のｉｌｆｌＪ限から決定される冷却材の７ロ一ホ
ール通過速度をＶとしたとき、ｙ≦２（Ｈ−ｈ−ｔｎ）一ｘ　十ｘ　（ｙ−ｘ）−−’−≧０ π　２４　　　　　　　　　　　　　ｎＩＩｖであることを特
徴とする前記特許請求の範囲第２項記載の液体金属冷却
形高速増殖炉。