JPS6123994A - 高速増殖炉の炉容器保護装置 - Google Patents
高速増殖炉の炉容器保護装置Info
- Publication number
- JPS6123994A JPS6123994A JP14503484A JP14503484A JPS6123994A JP S6123994 A JPS6123994 A JP S6123994A JP 14503484 A JP14503484 A JP 14503484A JP 14503484 A JP14503484 A JP 14503484A JP S6123994 A JPS6123994 A JP S6123994A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- liquid level
- bucket
- reactor
- coolant
- reactor vessel
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- Pending
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Monitoring And Testing Of Nuclear Reactors (AREA)
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。
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］
本発明は高速増殖炉の炉容器の熱的構造および耐震構造
の健全性を図り、更に炉心内の反応度制御の健全性強化
にも供する炉容器保護装置に関する。
の健全性を図り、更に炉心内の反応度制御の健全性強化
にも供する炉容器保護装置に関する。
［発明の技術的背景と素の問題点］
一般に、高速増殖炉は冷却材として液体ナトリウム等の
液体金属を用いている。
液体金属を用いている。
第４図はループ型の高速増殖炉を示し、炉容器１内には
冷却材２が充填されており、その自由液面２ａとルーフ
スラブ３との間にはカバーガス４が充填されている。こ
の冷却材２は一次主循環ボンプ５によって循環させられ
る。すなわち、炉心６を通過することにより加熱された
冷却材２は、冷却材出口配管７を通して主中間熱交換器
８において二次冷却材と熱交換して冷却され、その前後
に配置される一次循環ポンプ５および冷却材入口配管９
を通して炉容器１の下部プレナム１０内へ還流せしめら
れる。
冷却材２が充填されており、その自由液面２ａとルーフ
スラブ３との間にはカバーガス４が充填されている。こ
の冷却材２は一次主循環ボンプ５によって循環させられ
る。すなわち、炉心６を通過することにより加熱された
冷却材２は、冷却材出口配管７を通して主中間熱交換器
８において二次冷却材と熱交換して冷却され、その前後
に配置される一次循環ポンプ５および冷却材入口配管９
を通して炉容器１の下部プレナム１０内へ還流せしめら
れる。
このような高速増殖炉においては、冷却材２とカバーガ
ス４との温度差が大きいため、自由液面２ａの近傍にあ
い゛Ｃ炉容器１に重力方向の熱膨張差に伴う過大な熱応
力が発生してしまう。そして、この熱応力は、高速増殖
炉の定常運転状態よりも、定常に至るまでの昇温時や、
定常からの降温時の過渡期の方がより強いものとなる。
ス４との温度差が大きいため、自由液面２ａの近傍にあ
い゛Ｃ炉容器１に重力方向の熱膨張差に伴う過大な熱応
力が発生してしまう。そして、この熱応力は、高速増殖
炉の定常運転状態よりも、定常に至るまでの昇温時や、
定常からの降温時の過渡期の方がより強いものとなる。
このような熱応力が過渡状態で炉容器壁１に生じるのは
、冷却材２の温度が変化する際に冷却材２と接触してい
る炉容器１の部分の温度がよく追随して変化するのに対
し、カバーガス４と接触している炉容器１の部分の温度
はそれほど変化しないので、炉容器１内に大きな温度勾
配を生じるからである。
、冷却材２の温度が変化する際に冷却材２と接触してい
る炉容器１の部分の温度がよく追随して変化するのに対
し、カバーガス４と接触している炉容器１の部分の温度
はそれほど変化しないので、炉容器１内に大きな温度勾
配を生じるからである。
この熱応力を緩和するため、従来は第５図に示すような
炉容器保護装置を設けていた。
炉容器保護装置を設けていた。
この炉容器保護装置は、炉容器１の上端１ａをルーフス
ラブ３の下面から下方に離し、この炉容器１の上端部外
側に上端１ａからオーバーフローする冷却材２を貯積す
るバケット１２を設け、このバケット１２内に貯溜され
たバケット内冷却材１３の自由液面１３ａを調整するよ
うに形成されている。ルーフスラブ３にはバケット１２
の壁部上端が接続されている。この自由液面１３ａの調
−整は、液面調整用配管１４によりその流入端に設けた
ベルマウス１５からバケット内冷却材１３を吸込み、そ
の後バケット１２外へ流出させ、その流出量を調整する
ことにより行なわれる。
ラブ３の下面から下方に離し、この炉容器１の上端部外
側に上端１ａからオーバーフローする冷却材２を貯積す
るバケット１２を設け、このバケット１２内に貯溜され
たバケット内冷却材１３の自由液面１３ａを調整するよ
うに形成されている。ルーフスラブ３にはバケット１２
の壁部上端が接続されている。この自由液面１３ａの調
−整は、液面調整用配管１４によりその流入端に設けた
ベルマウス１５からバケット内冷却材１３を吸込み、そ
の後バケット１２外へ流出させ、その流出量を調整する
ことにより行なわれる。
実際にはバケット内冷却材１３の自由液面１３ａと冷却
材２の自由液面２ａとを独立的に調整し、炉容器１の上
端部の外側に内側の冷却材２より低温のカバーガス３並
びにバケット内冷却材１３を接触させ、時々刻々変化す
る炉容器１内の熱応力を設計に′］容値以下に抑えるよ
うにされている。
材２の自由液面２ａとを独立的に調整し、炉容器１の上
端部の外側に内側の冷却材２より低温のカバーガス３並
びにバケット内冷却材１３を接触させ、時々刻々変化す
る炉容器１内の熱応力を設計に′］容値以下に抑えるよ
うにされている。
ところが第５図に示す従来の炉容器保護装置においては
、上方に開いでいるベルマウス１５からバケット内冷却
材１３が渦流状にして吸込まれて、ノコガス刀ス４が気
泡状にして巻込まれてしまうというＪ５それがあった。
、上方に開いでいるベルマウス１５からバケット内冷却
材１３が渦流状にして吸込まれて、ノコガス刀ス４が気
泡状にして巻込まれてしまうというＪ５それがあった。
この気泡巻込みを液面近傍を示す第６図について説明す
る。
る。
今、ベルマウス１５の上端からバケット内冷却材１３の
自由液面１３ａの高さをｈとし、ベルマウス１５部分の
バケット内冷却材１３の通過速度をＵとする。
自由液面１３ａの高さをｈとし、ベルマウス１５部分の
バケット内冷却材１３の通過速度をＵとする。
このような自由液面、１３ａを有するバケット内冷却部
月１３のベルマウス１５中への流入状態を表わづものと
してフルード数Ｆｒがある。
月１３のベルマウス１５中への流入状態を表わづものと
してフルード数Ｆｒがある。
このフルード数Ｆｒは、Ｆｒ ＝ｕ ／石面（ｇ ：
′重力の加速度）として与えられ、運動エネルギと位置
エネルギとの比としても理解される。
′重力の加速度）として与えられ、運動エネルギと位置
エネルギとの比としても理解される。
そして、一般に吸込時に第６図に示すような円錐状渦流
１６が生じない液面の安定条件の目安としては、 Ｆｒ ２−（Ｕ２／ｇｈ） ＜０．１−−−−−・−（
１）と考えられている。
１６が生じない液面の安定条件の目安としては、 Ｆｒ ２−（Ｕ２／ｇｈ） ＜０．１−−−−−・−（
１）と考えられている。
これに対し従来の炉容器保護装置においては、このｐ
ｒ２の値が大きく円錐状渦流１６の生じるおそれがあっ
た。
ｒ２の値が大きく円錐状渦流１６の生じるおそれがあっ
た。
また、ベルマウス１゛５からの吸込流量が増大するとと
もに、流動様式は気泡流、波状気泡流、スラグ流と順に
変化することも実験によって明らかにされている。
もに、流動様式は気泡流、波状気泡流、スラグ流と順に
変化することも実験によって明らかにされている。
また、第７図に示すように高さｈが低く、ベル。
マウス１５の口径りが大きい場合には、ベルマウス１５
の内壁面にガス相１７が生じる円筒層のような流れも発
生し、これに伴ってバケット１２内の冷却材１３の自由
液面１３ａが上下に振動するおそれもある。
の内壁面にガス相１７が生じる円筒層のような流れも発
生し、これに伴ってバケット１２内の冷却材１３の自由
液面１３ａが上下に振動するおそれもある。
このような気泡の巻込みにより、液面調整用配管１４内
が気液二相流となると、次のような不都合が生じてしま
う。
が気液二相流となると、次のような不都合が生じてしま
う。
（なわち、第５図に示すように液面調整用配管１４がバ
ケット内冷却材１３を炉容器１内ではなく外部へ流出さ
せる場合には、液面調整用配管１４内への二相流の断続
的な流入により外部への流出量を一定に制御することが
できず、結局自由液面１３ａを所定水位に保持すること
ができないために熱応力制御という所期の目的を達成で
きない。
ケット内冷却材１３を炉容器１内ではなく外部へ流出さ
せる場合には、液面調整用配管１４内への二相流の断続
的な流入により外部への流出量を一定に制御することが
できず、結局自由液面１３ａを所定水位に保持すること
ができないために熱応力制御という所期の目的を達成で
きない。
また、バケット内冷却材１３を炉容器１内へ還流せしめ
る場合には、巻込んだ気泡の一部が炉心６まで運ばれ゛
Ｃ１核燃料の過剰反側を誘発させるおそれがある。また
、ベルマウス１５の入口部で流入冷却材の脈動流が生じ
た場合には、液面調整用配管１４に周期的な動的荷重が
作用し、炉容器１との溶接部１ ’４ ａや、エルボ部
等の構成部分の動的健全性が損なわれてしまう。
る場合には、巻込んだ気泡の一部が炉心６まで運ばれ゛
Ｃ１核燃料の過剰反側を誘発させるおそれがある。また
、ベルマウス１５の入口部で流入冷却材の脈動流が生じ
た場合には、液面調整用配管１４に周期的な動的荷重が
作用し、炉容器１との溶接部１ ’４ ａや、エルボ部
等の構成部分の動的健全性が損なわれてしまう。
このような気泡の巻込みを防止するには、前記（１）式
より、ベルマウス１５部分の通過速度Ｕを低くする方法
が考えられるが、バスケット内冷却材１３を天吊に流出
させる必要がある場合には、ベルマウス１５ならびに液
面調整用配管１４を大径に形成しなければならず、装置
が大型化し、コスト高である。
より、ベルマウス１５部分の通過速度Ｕを低くする方法
が考えられるが、バスケット内冷却材１３を天吊に流出
させる必要がある場合には、ベルマウス１５ならびに液
面調整用配管１４を大径に形成しなければならず、装置
が大型化し、コスト高である。
また、たとえ気液二相流が生じないとしても第２図に示
す配管系１４が炉内に設けられた場合炉容器や内筒の一
部に周方向数か所の穴を開けることになりその工作法を
考慮すれば必ずしも容易とはいえない。
す配管系１４が炉内に設けられた場合炉容器や内筒の一
部に周方向数か所の穴を開けることになりその工作法を
考慮すれば必ずしも容易とはいえない。
［発明の目的］
本発明はこれらの点に鑑みてなされたものであり、装置
を大型化することなく、バケット内冷却材が気泡の巻込
みなく液面調整用配管内に吸込み、流出させ、バケット
内の自由液面を常に適正位置に保持することのできる炉
容器保護、装置を提供することを目的とする。
を大型化することなく、バケット内冷却材が気泡の巻込
みなく液面調整用配管内に吸込み、流出させ、バケット
内の自由液面を常に適正位置に保持することのできる炉
容器保護、装置を提供することを目的とする。
［発明の概要］
本発明の炉容器保護装置は上方がガス、下方が冷却材か
らなる自由液界面を有し上方のガス圧を制御できる上方
密閉とした装置をバケットの周方向に複数個又は全周に
亘って配設することによって液面調整用配管のベルマウ
スを有することなく気泡巻き込みを防止しながらバケッ
ト内冷ＮＪ材の自由液面を調整するように形成したこと
を特徴とする。
らなる自由液界面を有し上方のガス圧を制御できる上方
密閉とした装置をバケットの周方向に複数個又は全周に
亘って配設することによって液面調整用配管のベルマウ
スを有することなく気泡巻き込みを防止しながらバケッ
ト内冷ＮＪ材の自由液面を調整するように形成したこと
を特徴とする。
［発明の実施例］
以下、第１図から第３図に示す本発明の実施例について
説明する。
説明する。
第１図は炉容器１とバケット１２との間隙Ｔのアニユラ
スが形成され“Ｃいるバケット１２に炉容器１の外壁側
から逆り字又は逆Ｕ字状の板３１をとりつける。そして
、上記アニユラスＴの下方までを厚さＴ１とＴ２の２層
に分は外層（層＊Ｔ２）側の上方部はアルゴン等の不凝
縮ガス３０を封入して外界圧力ＰＯと異る圧力Ｐ１にし
て、上方からの圧力制御用配管３５を介した圧力制御に
よって液面３２の制御を可能ならしめたちのである。
スが形成され“Ｃいるバケット１２に炉容器１の外壁側
から逆り字又は逆Ｕ字状の板３１をとりつける。そして
、上記アニユラスＴの下方までを厚さＴ１とＴ２の２層
に分は外層（層＊Ｔ２）側の上方部はアルゴン等の不凝
縮ガス３０を封入して外界圧力ＰＯと異る圧力Ｐ１にし
て、上方からの圧力制御用配管３５を介した圧力制御に
よって液面３２の制御を可能ならしめたちのである。
同図下方には配管系（図示せず）が冷却材を外部に流出
させる目的で設けられＣいる。この配管系によってバケ
ット１２内の全量の冷却材を制御することができる。バ
ケット内への冷却材の汲み上げはオーバフローにより上
方から流入させる。
させる目的で設けられＣいる。この配管系によってバケ
ット１２内の全量の冷却材を制御することができる。バ
ケット内への冷却材の汲み上げはオーバフローにより上
方から流入させる。
いまＴ５図に示した装置が全周に同心円状に設けられて
いるものとし、同図中の記号によってバケット内層の液
位をＨ変えるためにバケット外層の液位がｈ変化させる
とすると次の関係が成りたつ。
いるものとし、同図中の記号によってバケット内層の液
位をＨ変えるためにバケット外層の液位がｈ変化させる
とすると次の関係が成りたつ。
ｈ、／Ｈ＝ （２（Ｔ／Ｒ）＋ （Ｔ／Ｒ） ２
）／ （２（Ｔ２ ／Ｒ）１ ＋ （Ｔ＋ ／Ｒ
）＋ （Ｔ２ ／Ｒ） ２ ）ここでＲはバケッ
ト内壁までの炉容器半径である。
）／ （２（Ｔ２ ／Ｒ）１ ＋ （Ｔ＋ ／Ｒ
）＋ （Ｔ２ ／Ｒ） ２ ）ここでＲはバケッ
ト内壁までの炉容器半径である。
いま実機に近い値としてＴ＋／Ｒ＝０．０１４、Ｔ２
／Ｒ＝０．０５１を代入するとｈ ／Ｈ＝０゜４６を得
る。従って制御部の液位変動は対象とする部分より僅か
な液位変動で抑えることもできるため、上記圧力制御部
の一スペースを軸方向にさほど大きくとる必要はない。
／Ｒ＝０．０５１を代入するとｈ ／Ｈ＝０゜４６を得
る。従って制御部の液位変動は対象とする部分より僅か
な液位変動で抑えることもできるため、上記圧力制御部
の一スペースを軸方向にさほど大きくとる必要はない。
第２図は第１図の伯の実施例で圧力制御部単位３３を周
方向に複数個分割して配設したもので、このようにすれ
ば圧力制御系は全く独立に作動することが可能とするこ
とができる。一つの圧力制御系が故障した場合にも他の
圧力制御系が全体の液位制御をカバーできる。またそれ
に伴う各単体の液位増量負担は分割個数ｎに依存し くｎ ／ｎ −１） ＝１ ＋ （１／ｎ ）程度ぐさ
はと人きくなくてすむ。
方向に複数個分割して配設したもので、このようにすれ
ば圧力制御系は全く独立に作動することが可能とするこ
とができる。一つの圧力制御系が故障した場合にも他の
圧力制御系が全体の液位制御をカバーできる。またそれ
に伴う各単体の液位増量負担は分割個数ｎに依存し くｎ ／ｎ −１） ＝１ ＋ （１／ｎ ）程度ぐさ
はと人きくなくてすむ。
また第１図のように全周にわたる圧力制御装置の中に圧
力制御用配管３５を複数設置して独立な操作を行わせれ
ば圧力制御全体に対する健全性が増進する。
力制御用配管３５を複数設置して独立な操作を行わせれ
ば圧力制御全体に対する健全性が増進する。
第３図はさらに他の実施例であって内筒Ｔのアニユラス
部からなるバケット部の中に上方を圧力制御系に接続さ
れた内径ｄの円筒圧力容器３４を上部周方向にＮ個配設
したものであるが、この場舎内外層の液位変動比は （ｈ／Ｈ）＝ （８ＲＴ ＋ ４Ｔ ２ ／Ｎｄ
２ ）−１となって ｈ／Ｈの値は前記の値よりも顕箸
に増大するが実施は可能である。
部からなるバケット部の中に上方を圧力制御系に接続さ
れた内径ｄの円筒圧力容器３４を上部周方向にＮ個配設
したものであるが、この場舎内外層の液位変動比は （ｈ／Ｈ）＝ （８ＲＴ ＋ ４Ｔ ２ ／Ｎｄ
２ ）−１となって ｈ／Ｈの値は前記の値よりも顕箸
に増大するが実施は可能である。
本発明の実施例のうち、バケット内のす１ヘリウムの汲
み入れについては既述のとおり炉容器全体の液面上昇と
オーバフローによつ°Ｃ行う。
み入れについては既述のとおり炉容器全体の液面上昇と
オーバフローによつ°Ｃ行う。
液面の制御方法については予め起動、停止、トリップ等
の想定モードに対して炉容器壁で生ずる温度上昇又は下
降の程度を解析コード等で求め七おぎ、これに対応する
熱応力を構造解析により紳出しておく。
の想定モードに対して炉容器壁で生ずる温度上昇又は下
降の程度を解析コード等で求め七おぎ、これに対応する
熱応力を構造解析により紳出しておく。
各モードに対応して炉壁の構造健全性を満足する外側バ
ケット内の液面がわかるためその液面制御法を行わせる
ものとする。
ケット内の液面がわかるためその液面制御法を行わせる
ものとする。
本発明の作用は、液位を所定の位置まですみやかに変動
さ任ることができる。
さ任ることができる。
（発明の効果］
このように本発明の炉容器保護装置は、炉容器、内筒等
に配管系を貫通させることなく単に液面調整用配管の流
入カス圧の制御を確実に行わせることによってバケット
内冷却材を気泡の巻込みなく液面調整用配管内に吸込み
、外部へ流出させることができ、バケツ１〜内冷却材の
自由液面を當に適正位置に調整することができ、炉容器
を健全に保持することがひき、信頼性が高く、コストも
低廉である等の効果を奏する。
に配管系を貫通させることなく単に液面調整用配管の流
入カス圧の制御を確実に行わせることによってバケット
内冷却材を気泡の巻込みなく液面調整用配管内に吸込み
、外部へ流出させることができ、バケツ１〜内冷却材の
自由液面を當に適正位置に調整することができ、炉容器
を健全に保持することがひき、信頼性が高く、コストも
低廉である等の効果を奏する。
第１図から第３図は本発明に係る高速増殖炉の炉容器保
護装置のそれぞれの実施例の要部のみを示づ縦断面図、
第４図はループ型の高速増殖炉を示す系統図、第５図は
従来の炉容器保護装置を示す縦断側面図、第６図は自由
液面から円錐状渦流が生じた状態を示す説明図、第７図
は円筒堰状の流入状態を示す説明図である。 １・・・・・・・・・・・・炉容器 ２・・・・・・・・・・・・冷却材 １２・・・・・・・・・・・・バケット１３・・・・・
・・・・・・・バケット内冷却材１３ａ・・・・・・・
・・自由液面 １４・・・・・・・・・・・・液面調整用配管代理人弁
理士 須 山 佐 − 第１図 第３図 第５図 第６図 第７図
護装置のそれぞれの実施例の要部のみを示づ縦断面図、
第４図はループ型の高速増殖炉を示す系統図、第５図は
従来の炉容器保護装置を示す縦断側面図、第６図は自由
液面から円錐状渦流が生じた状態を示す説明図、第７図
は円筒堰状の流入状態を示す説明図である。 １・・・・・・・・・・・・炉容器 ２・・・・・・・・・・・・冷却材 １２・・・・・・・・・・・・バケット１３・・・・・
・・・・・・・バケット内冷却材１３ａ・・・・・・・
・・自由液面 １４・・・・・・・・・・・・液面調整用配管代理人弁
理士 須 山 佐 − 第１図 第３図 第５図 第６図 第７図
Claims (3)
- （１）炉容器の上端外側に設けられた冷却材を貯溜する
バケットと、このバケット内の冷却材を外部へ流出せし
める配管系とを有する高速増殖炉の炉容器保護装置にお
いて、前記バケット内冷却材の自由液面の液位を調整で
きる液位調整装置を設けたことを特徴とする高速増殖炉
の炉容器保護装置。 - （２）液位調整装置は周方向に複数個設置しそれぞれの
制御系を独立にして運転可能とした事を特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の高速増殖炉の炉容器保護装置。 - （３）液位調整装置は炉容器の全周に亘つて設置し、複
数個から成る圧力制御系の各々の系統を独立にして運転
可能とした事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
高速増殖炉の炉容器保護装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14503484A JPS6123994A (ja) | 1984-07-12 | 1984-07-12 | 高速増殖炉の炉容器保護装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14503484A JPS6123994A (ja) | 1984-07-12 | 1984-07-12 | 高速増殖炉の炉容器保護装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6123994A true JPS6123994A (ja) | 1986-02-01 |
Family
ID=15375873
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14503484A Pending JPS6123994A (ja) | 1984-07-12 | 1984-07-12 | 高速増殖炉の炉容器保護装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6123994A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5648264A (en) * | 1992-10-30 | 1997-07-15 | Gomei Kaisha Nakamura Sangyo | Thermocellulolytic bacteria and their uses |
-
1984
- 1984-07-12 JP JP14503484A patent/JPS6123994A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5648264A (en) * | 1992-10-30 | 1997-07-15 | Gomei Kaisha Nakamura Sangyo | Thermocellulolytic bacteria and their uses |
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