JPS6014200A - 液体金属冷却型原子炉の緊急停止時の再起動方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、緊急停止した高速増殖炉等の液体金属冷却型
原子炉を早期に再起動させる方法に関する。

〔発明の背景〕

液体金属冷却型原子炉は、炉心を収納した炉容器内に液
体金属冷却材（以下冷却材と称す）が入っており、この
冷却材と炉容器、上面との曲を不活性ガス空間としてい
る。そして、この不活袢ガス空間を確保するため、炉容
器内の冷却材温度の変化に伴う冷却材の膨強収縮による
冷却材液位の変化をなくすように、炉容器オーバーフロ
ー汲上げ装置を設けている。この炉容器オーバーフロー
汲上げ装置は、炉容器の外部にオーバーフロータンクを
設置し、オーバーフロータンク内の冷却材を電磁ポンプ
によシ炉容器に汲み上げることができるようにしである
とともに、炉容器内の余分な冷却材をオーバーフロータ
ンク内に戻すことにより、゛　炉容器内冷却材液位を一
定に保持することができるようになっている。このよう
な原子炉においては、通常の原子炉の起動・停止時に炉
容器内の冷却材温度の昇降温率を１５Ｕ／ｈｒ程度にし
、緩やかに昇降温を行いつつ炉容器オーバーフロー汲上
は装置の運転を継続している。従って、オーバーフロー
タンクおよびオーバーフロータンクト炉容器とを連通ず
る配管の温度は、炉容器内冷脚材温度と大きな差を生じ
ることなく冷却材温度に追従して昇降温する。

しかし、何らかの原因により原子炉が緊急停止した場合
には、第１図に示す如く炉容器内冷脚材温度とオーバー
フロータンク内の冷却材温度とに著しい温度差を生じる
。即ち、原子炉緊急停止信号が発生した場合には、炉心
に制御棒を挿入して原子炉出力を急速に低下させるとと
もに、炉心冷却材流量の低下と炉容器内冷脚材温度の急
速な低下を図っている。そして、急速に温度が低下した
炉容器内冷却材は、第１図に示すように同化を防止する
ために２００Ｃ程度の一定の温度に保持される。一方、
オーバーフロータンク内の冷却材は、オーバーフローイ
ンクの保温材表向から雰囲気中への放散熱により徐々に
降温する。このため、オーバーフロータンクと炉容器と
の冷却材の間に大きな温度差を生じることになる。従っ
て、オーバーフロータンクから炉容器への冷却材の汲み
上けを継続すると、冷却材汲上は配管の炉容器取シ付は
部において大きな温度差に基づ、〈熱応力が発生する。

特に、第２図に示すように炉容器１０に取り付けた汲上
げ配管１２のノズル先端部１４と炉容器１０の内部１５
のノズル付は根部１６とにおいて大きな温度差による熱
応力が厳しくなり、熱疲労を生ずる虞れがあるため、原
子炉の緊急停止時には速やかに炉容器への冷却材の汲み
上げ運転を停止している。この冷却材の汲み上げ運転の
停止により、冷却材汲上げ配管および冷却材戻り配管の
温度は、雰囲気中への放熱により第１図の２点鎖線に示
す如く急速に低下する。そして、各配管の温度は、配管
内に留ま？ている冷却材の固化を防止するため、配管に
設けである予熱ヒータを０Ｎ−０１１ｉ”Ｆ制御するこ
とによシ、Ｔｉ（２３０Ｃ程度）とＴｔ、（１７ｏｃ程
度）との間において制御される。

一方、炉容器内の冷却材の温度低下は、冷却材−の収縮
を生じ、炉容器内の冷却材液位が通常のレベルよシ低下
する。このだめ、原子炉を再起動する場合には、オーバ
ーフロータンクからの冷却材の汲み上げを再翻し、炉容
器液１位子通常のレベルまで復帰させる必妾がある。こ
れは、冷“脚材液面が熱的に最も厳しい粂件にあり、通
常レベルが熱設計上最も優れてい・るところにある。と
ころが、前記した原子炉の緊急停止時には、早期に冷却
材の汲み上げを再開すると、次のような不都合が生じる
。

（１）オーバーフロータンク内の冷却材温度が、炉容器
内の冷却材温度より非常に高いため、汲み上はノズル部
に大きな熱応力が発生する。

（２）オーバーフロータンク内の冷却制温度が、冷却材
汲み上は配管の予熱温度に比べて非常に高いため、冷却
材汲み上げ配管に大きな熱応力が生ずる。

（３）炉容器内に汲み上げた高温のオーバーフロータン
ク内の冷却材が、低い予熱温度の冷却材戻シ配管内に溢
流するため、冷却材戻シ配管に大きな熱応力が生ずる。

従って、従来の緊急停止時における液体金属冷却型原子
炉の再起動は、オーバーフロータンク内の冷却材が上記
した不都合を生じない温度まで低下した後に、オーバー
フロータンクから炉容器に冷却材の汲み上げを再開する
ようにしておシ、原子炉緊急停止後の再起動に時間がか
かるという欠点があった。

〔発明の目的〕

本発明は、前記従来技術の欠点を解消するためになされ
たもので、緊急停止した原子炉の早期再起動を可能にす
ることができる液体金属冷却型原子炉の緊急停止時の再
起動方法を提供することを目的とする。

〔発明の概要〕

本発明は、液体金属冷却型原子炉の緊急停止時に、炉容
器とオーバーフロータンクとを連通ずる管路と、炉容器
内とを一時的に前記原子炉の通常停止時よシ高い温度に
保持し、冷却用液体金属を前記炉容器内と前記オーバー
フロータンクとの間を循環させ、原子炉の緊急停止時に
おいても炉容器とオーバーフロータンクとの温度差をな
くすとともに、冷却材液位を通常レベルに保つことにょ
リ、緊急停止−においても原子炉を早期に丹起動できる
ようにｉ７’＝成したものである。

〔発明の丈蛎（Ｉ例〕

本発明に係る液体金楓冷却型原子炉の緊急停止時のｔ扛
起１ＪＩ７１力法の好ましい実施例を、添付図面に従っ
て詳説する。１ 第３図は、本発明に１糸る再起動方法を実施するための
装置の一例を示したものである。第３図において、炉心
２０を収納しである炉容器１０には、オーバーフロー堰
２２が設けである。このオーバーフロー堰２２は、決り
配管２４の一端に接続され、戻り配管２４の他端がオー
バーフロータンク２６に接続しである。まだ、オーバー
フロータンク２６には、炉ｙ器１０と連通ずる汲上げ配
管２８が接続してあり、ｆｈ磁水ポンプ３０よジオ−バ
ーフロータンク内の？１テ却材３２を炉容器１０に汲み
上げることができるようになっているう戻り配管２４と
、汲上げ配管２８には、それぞれ予熱ヒータ３４．３６
が設けてあり、これら予熱ヒータ３４，３６は、接点３
８．４０を介して電源４２に接続されている。また、戻
シ配管２４と汲上は配管２８には、温度検出器４４．４
６が取シ付けられ、コントローフ、４８．５０が温度検
出器４４．４６の検出信号により接点３８．４０を開閉
するようになっている。なお、コントローラ４８．５０
には、第４図に示すシーケンス制御回路が組み込まれて
おシ、原子炉の緊急停止時と通常の停止時とにおいて、
それぞれ戻シ配管２４及び汲上げ配管２８の予熱温度を
異ならせることができるようになっている。

上記の如く構成した装置による通常の原子炉の運転は、
オーバーフロータンク２６内の冷却材３２を電磁ポンプ
３０によシ汲み上げ、汲上は配管２８を介して炉容−器
１０に供給する。そして、炉容器１０丙の余分な冷却材
３２は、オーバーフロー堰２２内に流入し、戻シ配管２
４を介してオーバーフロータンク２６に戻される。通常
の原子炉の停止時には、冷却材の汲上は操作を継続しつ
つ炉容器１０内の冷却材３２の温度を１５ｒ／ｈｒ程度
の小さな降温率で約２００Ｃまで下げ、炉容器内を約２
００Ｃに保つ。そして、戻シ配管２４？汲上は配％−２
８とは、コントローラ４８．５０を介して予熱ヒータ３
４，３６によシー矩の温度範囲に保たれる。即ち、コン
トローラ４８．５０は、第４図に示すように原子炉緊急
停止信号を受けていないとき（通常停止時）であって、
温度検出器４４．４６からの検出信号が配管温Ｈ＜Ｔｈ
ｘ（約１７００）のときは、接点３８．４０を閉とし、
予熱ヒータ３４，３６をＯＮする。そして、原子炉緊急
停止信号を受けず配管温阪≧’１’Ｈ１（約２３００）
であるときは、接点３８．４０を開とし、予熱ヒータ３
４，３６をＯＦ　ｌｉ’する。

一方、原子炉が緊急停止したときは、前記したように炉
心２０に制御棒が挿入され、炉容器１０内の冷却材３２
が＋Ｍ＋　Ｍに冷却される。そして、電磁ポンプ３０は
、低電圧とされ炉容器１０への冷却材の汲み上げが停止
される。このため、戻り配管２４と汲上げ配管２８とは
、雰囲気中に熱を放出して急速に冷却される。このとき
、コントローラ４８．５０は、第４図に示すように原子
炉緊急停止信号を受け、かつ温度検出器４４．４６から
の検出信号が配管温度≦’Ｉ’Ｓ、２　（約３５ｏｃ）
となったときに、予熱ヒータ３４，３６をＯＮＬ、配管
温度≧Ｔｎ鵞（約４３０Ｃ）となったときに予熱ヒータ
３４，３６をＯＦＦする。更に、炉容器１０内の冷却材
温度がａｓｏｃａ度１で低下したときに、冷却系等の熱
源を利用し、炉容恰内酊脚材温度を３５０Ｃ程度に維持
する。これは、前記したように炉容器内１０が通常停止
時の低温停止状態（２ｏｏｃ＠度）まで低下してしまう
と、長期間炉容器１０への冷却材汲み上けを伶止しなけ
ればならない。そこで、冷却材汲み上けを早期に貴開で
きるようにするため、炉容器１０とオーバーフロータン
ク２６との温匿差を熱応力上の許容温度差ΔＴＡ（約ｔ
ｏｏｃ）内にするためである。

従って、第５図に示すように炉容器１０の温度を約３５
０Ｃに保持し、オーバーフロータンク２６の温度が４５
０Ｃ程度まで低下した時点において電磁ポンプ３０を作
動させ、オーバーフロータンク２６内の冷却材３２の汲
み上けを再開する。この結呆、オーバーフロータンク２
６内の冷却材３２の温度と炉容器１０内、戻シ配管２４
および汲上げ配管２８との温度差が、許容温度差ΔＴＡ
以内にあるため、炉容器１０、戻シ配管２４、汲上は配
管２８に大きな熱応力を与えることがない。

このようにして電磁ポンプ３０に呵る冷却材の汲み上げ
を再開すると、オーバーフロータンク２６内の冷却材３
２の温度は、第５図に示すように急速に炉容器１０の温
度に皇薔墓接近する。そこで、冷却材の汲み上げを再開
した後に、炉容器内冷却材の高温一定保持指令を解除し
、適切な降温速度（１５Ｃ／Ｉｌｒ程丸）をもって炉容
器内冷却拐を２００Ｃ程度壕で降温さゼる。この際、炉
容器内冷脚材温度の降温開始とともにコントローラ４８
．５０に与えていた原子炉緊急停止Ｆ信号を解除し、通
′−にの配管予熱温度制御に切り換え、戻シ配管２４と
汲上げ配管２８とをＴＲＩとＴＬＩとの温度範囲におい
て配管温度を制御する。一方、オーバーフロータンク２
６内の冷却材３２は、オーバーフロータンク２６内に戻
ってくる炉容器１０内の冷却材と混合し、炉容器内冷脚
材温度に追従して降温する。従って、戻シ配管２４およ
び汲上げ配管、２８の温度は、配管内を流れる冷却材温
度に略等しくなシ、第２図に示したノズル取付部１４や
ノズル付は根部１６に大きな温度差を与えることがなく
、原子炉の健全性を向上することができる。しかも、炉
容器１０内の冷却材液位は、炉容器内冷却材の降温中に
おいても通常のレベルに保たれるため、原子炉緊急停止
の原因を復旧した後、速やかに原子炉を再起動すること
ができ、大幅な設備増加を伴う必要がなく稼動率の高い
プラントを提供することができる。

なお、前記実施例においては、原子炉緊急停止時の配管
予熱温度設定の切シ換えをシーケンス回路によシ行う場
合について説明したが、本操作を運転員が手動によって
行うようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、緊急停止した液体
金属冷却型原子炉を早期に再起動することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の液体金属冷却型原子炉における緊急停止
時の炉容器内冷脚材温度とオーバーフロータンク内冷却
材温度との温度降下の状態を示す図、第２図は炉容器に
取り付けたノズルの一部断面図、第３図は本発明に係る
再起動方法の実施のだめの装置の一例を示す構成図、第
４図は第３図に示したコントローラのシーケンス制御図
、第５図は本発明に係る実施例による炉容器内冷脚材温
度とオーバーフロータンク内冷却材温度との温度降ドの
状態を示す図である。 １０・・・炉容器、２４・・・戻り配管、２６・・・オ
ーバーフロータンク、２８・・・汲上げ配管、３０・・
・電磁ポンプ、３２・・・冷却材、３４．３６・・・予
熱ヒータ、４２・・・電源、４８．５０・・・コントロ
ーラ。 代理人　弁理士　鵜沼辰之 喚１図 峙閘

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、運転を停止した原子炉の炉容器内基準高さまでオー
   バーフロータンク内の冷却用液体金属を注入した後、運
   転を再開する液体金属冷却型原子炉め緊急停止時の再起
   動方法において、１０記原子炉の緊急停止時に前記液体
   金属が流通する管路と前記炉容器内とを、−助的に前記
   原子炉の通常停止時より高い温度に保持し、前記液体金
   属を前記炉容器内と前記オーバーフロータンクとの間を
   循環させることを特徴とする液体金属冷却型原子炉の緊
   急停止時の再起動方法。