JPS60168087A - 炉心下部プレナム - 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】 〔発明のオ０用分野〕 本発明は新型沸騰水型原子炉の炉内構造物に係ｐ１特に
炉心下部プレナム部の形状に関する。

〔発明の背景〕

第１図は新型沸騰水型原子炉ＩＡＨＷ現下部プレナム内
の構造を垂ｉｈ断面で示したものである。

ＡＢＷｌ（、、の再循環系は圧力容器の底部に直接ポン
プ（インターナルポンプンを取付けて、冷却材を循環さ
せるインターナルポンプ方式である。第２図は第１図の
Ａ−Ａ“及びＢ−Ｂ／／の水平断面を示したものである
。先ず、ｆＨＷ）？、の構造と炉内流動について簡単に
説明する。第１図において、下部ブレナム内ｌの主な構
造物は燃料集合体（図示せずンや制御棒案内管２を支え
る炉心サポート３と冷却材の姫路を形成する炉心シュラ
ウド４である。

炉内機器としては冷却材を炉心５（燃料集合体を総称す
るンへ強制循環させるインターナルポンプ６と制御棒（
図示せず）を内臓し、制御棒が駆動される際に案内をす
る制御棒案内管がある。再循環系の炉内流動け、先ず、
炉心シュラウドと圧力容器７内壁間の壌状部８（ダウン
カマ部）の炉水（冷却材）をインターナルポンプで吸込
み加圧し吐出する。吐出水９は炉心シュ２ウドサポート
１０の間を通シ抜けて制御棒案内管群内に流入し、そし
て、制御棒案内管に沿った上昇流１１となり燃料集合体
に入る６燃料集合体内では燃料棒に沿って流れ、そこで
加熱されて、水と蒸気の二相流になシ上部プレナム内に
入る。上部プレナム内では気水分離器で水と蒸気が分離
され、蒸気は蒸気乾燥器を通ジタービンへ送られる。一
方、水は再びダウンカマ部の下降流上なジインターナル
ポンプ吸込側に戻ることになる。このように構成された
ＡＨＷＲは従来の沸騰水型原子炉（ＢＷＲ）に比較する
と外部再循環系の配管をなくしたことにより放射能被ば
くの危険性を最小限に抑え、さらに、安全性、信頼性の
向上を図った原子炉である。

しかし、ＡＨＷＲでは、インターナルポンプ吐出位置が
従来ＢＷＲのジェットポンプのそれに比べ低い位置にあ
るためポンプから吐出する流れ、すなわち炉内流動が高
速化されている。炉内流動が高速化されたにもかかわら
すＡ　ＢＷＲ，の炉心シュラウドサポートはＨＷＲの形
状をそのまま受け掛いた構造になっている。

第３図はＡＨＷＲの炉心シュラウドサポートの外観図で
ある。前述したように炉心シュラウドは円筒形状で炉心
を囲みダウンカマ部分の下降流と炉心の上件流とを形成
する仕切り壁となっておシ、炉心シュラウドサポートは
この炉心シュラウドを固定するもので圧力容器底部に溶
接によシ固定する。したがって、炉心シュラウドサポー
トは第４図に示すように、インターナルポンプの吐出流
に対し、直交する位置にある角柱Ｃ長方形）の状況にあ
る。

また、第４図に示すように、インターナルポンプ間の流
動は、ＡポンプとＢポンプから吐出した圧力容器壁に沿
った平行な流れ１５がすぐにＡポンプとＢポンプの中間
付近で衝突し合い互いの流れへの干渉１８が生じる。し
たがって、炉内流動の高速化に伴って、炉心下部プレナ
ム部構造は次の問題点を有することになった。

先ず、第１は炉心シュラウドサポートに作用する流体力
が大きくなり、炉心シュラウドの自重による圧縮力のほ
かに、流体力によるせ゛ん断力も考える必要があること
である。この流体力を憧力小さくする構造を考える必要
があることである。

第２は炉心シュラウドサポートの後流に生じるはく離領
域が拡大することである。はく離領域内に制御棒案内管
などの炉内機器が含まれるとは〈ｌ＃Ｗ領域内の乱力、
【例えばカルマン渦）に基因した流動振動により炉内機
器が配損する可能性があることである。

第３は炉心シュラウドサポートに生じる圧力損失が高流
速−化により増加することになり、インターナルポンプ
が大形化することである。

第４は、インターナルポンプ噴出流において、［Ｄ合う
ポンプの噴出流がポンプとポンプの中間の領域で干渉し
乱れるため、その干渉し乱れることによって、圧力容器
壁及び炉心シュラウド壁に多少の振動を与えるものと考
えられる。また、その乱れた状態で炉内に流入した場合
には制御棒案内管などの炉内機器の流動振動にも悪影響
を及はすものと考えられる。

〔発明の目的〕

本発明の目的は炉心シュラウドサポートの形状ポンプ間
の形状を炉内流動の高速化に対応した形状にすることに
より、炉心シュラウドサポートに作用する流体力を小さ
く抑えること、炉心シュラウドサポートの後流に生じる
はく離域を小さくすること、炉心シュラウドサポートに
生じる圧力損失を小さくすること、および、ポンプ間の
流体の干渉および乱れを抑えて、炉心シュラウドサポー
トおよび制御棒案内管などの炉内機器の健全性の向上を
図るものである。

〔発明の楯、要〕

本発明は、流れの中に置かれた物体は流体から流体力を
受けるが、このうち、炉心シュラウドサポートにせん断
力として作用する力は抗力と呼ばれるものである。抗力
は物体の表面に働く圧力による抵抗（圧力抗力）で、そ
の大きさは物体の形状と、物体が流れに対して置かれた
状態によって定捷る。したがって、物体とｌＷ、＋：す
る流れにおける物体の形状と抗力との関係を明らかにす
れば、この関係を用いて炉心シュラウドサポートの最適
形状をめることができる。また、隣り合うポンプの噴出
流の干渉を防止し整流されるようなものをポンプ間に設
ける。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の詳細な説明する。

第６図は本発明を実施した炉心シュラウドサポートの外
観図を示したものである。炉心シュラウドサポートの形
状は半円柱（または半円筒）をしている。炉心シュラウ
ドと炉心シュ２ウドサポートの接続は炉心シュラウドサ
ポートの上端面に、あらかじめ炉心シュラウドの板厚の
溝を設けて置き、この溝に炉心シュラウドを差し込んで
その周囲を溶接する構造である。また、炉心シュラウド
サポートと圧力容器底部の接続は炉心シュラウドサポー
トの下端面を底部形状に合せて斜円柱に加工し、その周
囲を溶接で固定する構造である。炉心シュラウドサポー
トの半円柱の径は、強度を確保するので従来形（角柱）
の断面積と等価である等価直径の大きさを有するもので
ある。これから以後の説明は、従来形の炉心シュラウド
サポートを角柱形と呼び、本発明の炉心シュラウドサポ
ートを半円柱と呼び両者を比較しながら行なう。

第６図は、角柱形と半円柱形および参考として円柱形の
抗力係数の実験結果を示したものである。

抗力係数は物体の形状と流れの状態によって変化するが
、乱流領域（Ｒｅ　＞　１０ｓ）ではほぼ一定な値を示
す。角柱形と半円柱形を比較すると半円柱形は角柱形の
約半分の値となっている。また、半円柱形と円柱形を比
較すると、円柱形はＲ，’ｅｋ　５ＸＩＯ’を境に約１
／３に激減するが半円柱形は（Ｉもｅ’＞ｌｏ’）でも
ほぼ一定力仙、を示す。次に、角柱形及び半円柱形に作
用する抗力を下記に示す式を用いて算出し、第７図にそ
の結果を示す。

Ｄ二ＣＤ−Ａ・ρ・Ｕ”／Ｚ Ｄ＝抗力　ＣＤ：抗力係数　Ａ二基準面積ρ：密度　Ｕ
：流速 抗力はｌ＋’／ｚｏｃＤの関係で増加する。インターナ
ルポンプの定格運転相当Ｉ　Ｕ：９　ｆｍ／ｓ　ｌ　ｌ
における角柱形と半円柱形の抗力を比較すると、半円柱
形は角柱形の約半分程度であり、大巾に抗力を１氏減で
きることがわかる。

第４図、第９図は角柱形及び円柱形近傍の流れの様相を
示したものでおる。インターナルポンプの吐出流は角柱
形及び円柱形のうしろに後流を作る。後流は物体の後端
形状によって多少異なってくる。例えば、後端形状が鋭
くとがった物体（翼）でははく離領域は生じないが、鋭
い物体のうしろではは＜　１ｌｔｉｌ：域が生じる。角
柱形と円柱形についてはく離の大きさについて考えてみ
ると、角柱でははく離点が角の部分（第４図のＡ点）か
ら始まるのに対し、円柱形では円中心よシ多少下流側の
点（第９図のＡ点ンから始まり、はく離領域は半円柱形
が小さいことがわかる。

また、角柱形と半円柱形で生ずる圧力損失については、
第６図に示した抗力係数を圧力損失に置き直して考えれ
ばよいことから、半円柱の方が圧力損失は小さいことが
わかる。また、強度的々曲げ応力座屈に対しても半円柱
形の方が有利であることは言うまでもない。

次に、本発明である整流板を第８図の下部プレナム部水
平断面図に示す。図において、本発明の整流板１６をイ
ンターナルボッ１６間の中間にポンプデツキ１７と圧力
容器壁７（下鏡部）に溶接する構造で設ける。また、そ
の整流板１６の形状をポンプ６から噴出された水が流れ
やすくするため流線形状としており、第４図に示すよう
な隣９合うポンプ６の噴出流１５が、ポンプ６間の中間
で干渉し乱れ１８ることなく炉内に流入することができ
る。

〔発明の効果〕

以上述べた通り、本発明によれば炉心シュラウドサポー
トの形状を半円柱形にすること及びインターナルポンプ
間の中間に整流板を設けることにより、炉心シュ２ウド
サポートに作用する流体を小さくできると同時に炉心シ
ュラウドサポートの後流のはく離域も小さく抑えること
ができ、また、ここで発生する圧力損失も小さくできる
。さらに、隣り合うインターナルポンプからの噴出流の
干渉及び乱れを防止し整流することにより、炉内機器の
流動撮動の発生を抑え、安全性、信頼性の高い原子炉を
提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図はＡＬＩＷＲ下部グレナムの垂直断面図、第２図
は第１図のＡ−Ａ、’及びＨ−Ｂ’の水平断面図、第３
図は従来のＡＢＷＲの炉心シュラウドサポートの外観図
、第４図は炉心シュラウドサポートとインターナルポン
プからの吐出流の流れの様相を示した状態図、第５図は
本発明の炉心シュラウドサポートの外観図、第６図は従
来形と本実施例及び参考の円柱形の抗力係数の比較を行
った線図、第７図は従来形と本実施例の抗力の比較を行
った線図、第８図は本発明の整流板とインターナルポン
プとの位置関係を示す構成図、第９図は本実施例におけ
るインターナルポンプ間および炉心シュラウドサポート
近傍の流れの様相をそれぞれ示した状態図である。 １・・・下部プレナム、２・・・制御棒案内管、３・・
・炉心サポート、４・・・炉心シュラウド、５・・・炉
心、６・・・インターナルポンプ、７・・・圧力容器、
８・・・ダウンカマ部、９・・・インターナルポンプの
吐ｔｆＩ流、１０第１　回 躬２図 不３図 （ｂ） ６４　図 第５図 （ａ） ８１：）図 −レイノルス１ダ 第７図 域ｔ　（当り 第８図 第　１　図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、原子炉圧力容器に直接ポンプを取シ付けたインター
   ナルポンプ方式を採用した原子炉において炉内に円筒形
   状で炉心を囲みダウンカマ部の下降流と炉心の上昇流と
   を形成する仕切り壁の動きを持つ炉心シュラウドを圧力
   容器に固定する炉心シュラウドサポートのレグの形状を
   ポンプに対面する側が円弧の半円柱にし、さらに、ポン
   プとポンプの間に整流板を設けたことを特徴とする炉心
   下部プレナム。