JPS6131990A - タンク型高速増殖炉 - 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〕 本発明はタンク型高速増殖炉、特に中間熱交換器の抜出
し時における炉内過熱の抑制を図ったタンク型高速増殖
炉に関する。

〔発明の技術的背景どイの問題点〕

従来、タンク型高速増殖炉において、原子炉容器のルー
フスラブに長尺円筒状のシェルアンドチューブ型中間熱
交換器を軸数主循環ポンプと交互に複数、間隔的に吊下
したものがある。この中間熱交換器により原子炉容器内
で一次冷却材と二次冷却材との熱交換を行なうものであ
る。中間熱交換器は一次冷却材を循環させる垂直な外胴
と、この外胴の軸心部に同心的に配置され二次冷却材を
循環させる内、外側管とを有している。この中間熱交換
器の下端部が、原子炉容器内の−［下部にホットプール
と」−ルドプールとを画成する水平な隔壁の上下方向に
沿う貫通孔に挿入され、外胴が隔壁の貫通孔周縁に沿っ
て設けたスタンドパイプにシール保持され−Ｃいる。そ
して、ボッ１−プールの高温の一次冷却材が中間熱交換
器の外胴にあ（〕た窓孔から流入し、その外胴内に設け
た伝熱管部で、内、外側管を流れる二次冷却材と熱交換
して低温となり、自然対流によって外胴の下端部からコ
ールドプールに流入する。なお、］−ルドプールの低温
の一次冷却材は軸数主循環ポンプによって強制的に炉心
下部に導入され、炉心で加熱されて上昇し、ホットプー
ルに至る。

ところで、中間熱交換器のメンテナンス等に際しては、
これをルーフスラブ上に引抜いて行なう。

中間熱交換器を引抜くと、隔壁の貫通孔が開放してホッ
トプールとコールドプールとが連通状態となり、その貫
通孔を介してホラ１〜プールの高温の一次冷却材がコー
ルドプール内に流入する。この状態で例えば崩壊熱除去
運転のため−・法主循環ポンプを駆動すると、炉心に高
温の一次冷却材が流入するので、冷却材温度が全体に上
昇することになる。なお、引抜きを行なわない他の中間
熱交換器を稼動させても、稼動中の中間熱交換器での一
次冷却材の循環量に比べて貫通孔を流れる９は著しく大
きいので、十分な除熱効果を得るのは困難である。勿論
、中間熱交換器のメンテナンスを行なう場合は原子炉運
転は中止されており、中間熱交換器引抜き前に一次冷却
材を十分冷却するまで待機させておくものであるが、炉
心の崩壊熱レベルが十分低くても、前記貫通孔を介して
の一次冷却材流通による温度の急上昇の可能性がある。

これにより原子炉容器内機器に不要な熱応力を生じさゼ
、機器の健全旧保持に悪影響を及ぼすことが考えられる
。

そこで、これまで対策として考・えられたのは、中間熱
交換器引抜後、原子炉容器上方からの遠隔操作で、貫通
孔に仮設プラグを差込んで止栓するというものである。

ところが、この方法では多数の付属用具が必要で、作業
も煩雑であるうえ、中間熱交換器を完全に貫通孔から引
抜いた後でなければ止栓できないため引抜き途中での一
次冷却材の流通によって急激な温度上昇を生じるおそれ
がある。したがって、作業性、信頼性等の点で問題が残
っている。

〔発明の目的〕

本発明はこのような事情に鑑みてなされたもので、中間
熱交換器の引抜きに伴わｌＩＣ自動的に、かつ迅速に隔
壁の貫通孔を閉塞することができ、−次冷却材の湿度上
昇抑制が、確実に、しかも余計な作業を必要とすること
なく、簡単な構成によって図れるタンク型高速増殖炉を
提供づるｂのである。

〔発明の概要〕

本発明はこの目的を達成するため、原子炉容器のルーフ
スラブに長尺円筒状のシェルアントチコープ型中間熱交
換機を引抜き可能に吊下し、ホットプールとコールドプ
ールとを原子炉容器の上下部に画成する水平な隔壁に上
下方向の貫通孔とこの貫通孔の周縁に沿うスタンドパイ
プとを設【ノ、その貫通孔に挿通した前記中間熱交換機
の下端部周縁をそのスタンドパイプによってシール保持
したタンク型高速増殖炉においいて、前記スタンドパイ
プの下端部にその内部孔を聞ＩＩＩする弁装置を設け、
この弁装置は前記中間熱交換器の昇降位置に応じて作動
する駆動機構により中間熱交換器据付は位置で開動し、
引抜さ一位置で閉動可能としている。

（発明の実施例） 以下、本発明の−・実施例を図面を参照して説明する。

まず、タンクｊ％す高速増殖炉の全体を第４図によって
説明づる。

原子炉容器１は安全のため内側の主客器１ａとされてお
り、ガードベラ［ル１ｂとの２重構造とされており、円
ね状のキャビディウオール２内に吊下げ支持されている
。この原子炉容器１およびキャビティウオール２はルー
フスラブ３により閉塞されている。

そして、主容器１ａ内の下部には炉心支持体４を介して
プレナム部５および炉心６が順次積層されている。この
炉心６の上部にはルーフスラブ３に炉心上部機構７が設
けられている。また、炉心６のちょうど土製部位置にお
いて、主容器１ａ内を上方のホットブール９と下方のコ
ールドブール１０とに区画する隔壁８が隔壁支持体８ａ
にＪ：って設けられている。

また、ルーフスラブ３からは主容器１ａ内の−・次冷却
材１５を循環させる複数の軸数主循環ボンプ１１が周方
向に等間隔に吊下されている。これらの各−次主循環ポ
ンプ１１の外側を包囲り−る薄肉円筒体１２が隔壁８を
上下に貫通して設けられている。また、各−・次主循環
ポンプ１１の下端からは炉内配管１３が導出され、その
先端がブレプム部５に接続されている。

さらに、ルーフスラブ３からは一次冷却材と二次冷却材
との熱交換を行なう複数の中間熱交換器１４が周方向に
等間隔に主容器１内に吊下されており、その下端部（、
Ｌ隔壁８を貫通してコールドブール１０内に達している
。このルーフスラブ３は内部の空洞部へ１−容器１外に
設置したガス循環装置１７により冷７ＪＩガスを循環供
給することにより加熱防止を図っ”Ｃいる。また、ルー
フスラブ３の下面と一次冷却材１５の上面との空間には
、不活性ガスからなるカバーガスが充填されている。

ここで、以上のにうに構成されｌ＝タンク型高速増殖炉
の作用を説明りる。

まず、液体すｌ−リウム等の液体金属からなる一次冷却
材１５は、炉心６を上方に向って通過する間に核反応に
よる熱エネルギを受けて加熱されて高温となり、炉心上
部機構７の窓孔を通してホットブール９内へ流入する。

そして、−次冷却材１５は中間熱交検器１４へ上部から
流入し、二次冷却材としての液体金属へ熱エネルギを伝
達し、自らは温度降下して」−ルビプール１０内へ流下
する。

一方、コールドプール１０内の一次冷却材１５は、薄肉
円筒体１２内を上品して軸数主循環ボンプ１１により背
圧され、炉内配管１３を通ってブレナ部５へ戻される。

次に中間熱交換器の構成および作用を第１図によつＣ説
明する。

中間熱交換器１４は長尺な中空状の外胴１９を有し、こ
の外胴１９の上端に形成したフランジ１９ａをルーフス
ラブ３に支承されて吊下されている。この外胴１つの下
端はテーバ状に縮径され、隔壁８の貫通孔８ａに挿通さ
れ−Ｃ］Ｃルールドル１０内に出口ノズル１９ｂをもっ
て間口している。

また、外胴７９の下部には上下管板２０ａ、２ｏｂの間
に貫通支持された多数の伝熱管２１が収納されている。

そして、外胴１９にあ（）た入口窓２２から上管板２Ｏ
ａ上に流入した一次冷却材１５（大口矢印）は、各伝熱
管２１内を流下して下管板２０ｂから流出し、出口ノズ
ル１９ｂを通ってコールドプール１０内に流下する。

また、外ＩＪＩＮ　１９の中心部には、ルーフスラブ３
の外部から液体ナトリウム等の液体金属からなる二次冷
却材２３（大黒矢印）を上下管板２０　ａ　。

２Ｏｂ間の空間２Ｏｃ内に下端開口２４ａを通して送給
する内側管２４と、前記空間２０ｃから−・次冷却材１
５との熱交換によって加温されて二次冷却材２３を取出
し、ルーフスラブ３外へ導出する外側管２５どで形成さ
れたダウンカマ２６が設（プられている。

なお、内側管子端で下管板２０ｂどの貫通部は、二次冷
却材２３が肖接当ることから鏡板３１として構成しであ
る。また、内側管２４の中央には、二次冷却材を図示し
ない二次冷却材タンクにドレンするだめのディップデユ
ープ３２が鏡板３１に接するまで設けられている。また
、外１１１９の上端部には一次冷却材１５からの輻射熱
防止のための熱遮蔽板２７ど、放射線遮断のため鋼球を
充１眞した放射線遮蔽体２８とが設けられている。ホラ
１−ブール９内の外１）１１９の外側には、入口窓２２
から外胴１９内へ流入する一次冷却材を整流させるスカ
ート２９がルーフスラブ２から垂下している。

ここで、中間熱交換器１９での熱交換作用を説明する。

一次冷却材１５は、第２図に人口矢印で示すＪ、うに、
ホットプール９内において、外胴１９どスカート２９と
の間を通り、整流された状態で入口窓２２から外胴１９
内へ流入する。

一方、二次冷却材２３は、大黒矢印で示ずように、ダウ
ンカフ２６の内側管２４内を流下し、下端開口２４ａを
通って空間２Ｏｃ内に流入する。

そして、伝熱管２１内を流下する一次冷却材１５と、空
間２０Ｃを上昇する二次冷却材２３とが相互に熱交換さ
れる。この熱交換後、低温状態になった一次冷却材１５
は伝熱管２１の’ＪＤ開１．−１から外１１ｉ！１９内
に流出し、出口ノズル９ｂを通って」−ルビプール１０
内に流入する。

一方、高温状態になった二次冷却材２３は、上管板２０
ａの部分でダウンカフ２６の外側管２５内に流入し、二
次主冷却材系の蒸気発生器（図丞せず）へ送給される。

次に隔壁８と中間熱交換器１４とのシール保持部および
その部分に設けた弁装ｒの構成、作用を第２図および第
３図を用いで説明する。

隔壁８および（の下側部に配置する隔壁支持体８ｂに、
中間熱交換器挿通用の貫通孔８ａの周縁に沿うスタンド
パイプ３０が固定されている。このスタンドパイプ３０
は、中間熱交換器１４の据付は位置における外胴１９の
下端部よりも下方に長く延出している。このスタンドパ
イプ３０と外胴１９との間にはベローズ３４が設けられ
、ホットプール９と］−ルドプール１０との間をシール
するとともに、スタンドパイプ３０と外胴１９との熱膨
張差を吸収し得るようになっている。なお、伝熱管２１
と外胴１９との熱膨張差を吸収するため、下部管板２０
ｂに接続された内胴３３と外胴との間にもベローズ３５
が設ｃノられでいる。

スタンドバイスゾ３３０の下端部には、その内部孔ひい
ては隔壁８の貫通孔８ａを開閉する弁装置３６が設りら
れている。即ら、スタンドパイプ３０の下端部に弁座３
７が設【プられ、この弁座３７に係合する弁体３Ｂがこ
れと一体の水平な軸３９により、スタンドパイプ３０に
軸受部４０を介して回動可能に取付けられている。そし
て、軸３９の両端部にピニオン４１が設置ノられ、この
ピニオン４１はスタンドパイプ３０に胃陪可能に設置″
３に垂直なロッド４２のラック４３に噛合している。こ
のロッド４２はスタンドパイプ３０内に貫通部３０ａを
介し゛Ｃ挿通され、上端部に中間熱交換器１４の下端を
受りる受は座４４を一体に右しζいるなお弁体３８には
カウンターバランス／Ｉ５が設【ノられ、これにより弁
体３８がスタンドバイス３０の内部孔を閉鎖する方向に
付勢され、中間熱交換器１４を受ける受は座４４はピニ
オン４１、ラック４３を介して上方に付勢されている。

このような構成のもとて中間熱交換器１４をルーフスラ
ブ３から所定据付は位置まで吊降した場合には、中間熱
交換器１４の下端部が受は座４４を押し下げる。したが
ってロッド４２が下降し、ラック４３、ピニオン４１を
介して軸３９およびこれと一体の弁体３８がカウンター
バランス／１５の重量に抗して、スタンドパイプ３０の
内部孔、即ち隔壁８の目通孔８ａを開口する（第２図お
よび第３図の実線の状態〉。この状態で中間熱交換器１
４が運転され、熱交換により冷却された一次冷却材は開
放した弁装置３６を介してコールドプール１０に流下り
るものである。

一方、メンデプンス時に中間熱交換器１４を上方に引抜
いた場合には、弁体３８のカウンターバランス４５の付
勢力によってロッド４２が上昇し、弁体３８が次第に閉
じ方向に回動する。そして、中間熱交換器１４が所定高
さ以上に引き上げられた時、弁体３８が水平状態まで回
動じて、弁装置３６が開状態と４１す、これにより隔壁
８の貫通孔８ａが閉塞される。したがって、原子炉容器
１内のボッ１〜ブール９ど］−ルドブール１０とが遮断
され、高温の一次冷却材１５がホットブール９からコー
ルドブール１０に流入することが防止される。

なお、中間熱交換器１４の引抜き作用は次のようにして
行なわれる。

まず、引抜きに先立ち、中間熱交換器１４内の二次冷却
材をダウンカフ２６中に設【プられたディツクチューブ
４６により図示しない二次冷却材タンク中にドレンする
。次いで第５図に示すＪζうに、二次主冷却材配管４７
．４８を切断し、その後、第６図に示ずように、ルーフ
スラブ３土にフロアバルブアダプタ４９および中間熱交
換器メン゛ｊナンスキャスク５０を据付【プる。しかる
後、天１１クレーン５１によって中間熱交換器１４を引
抜き、図示しないメンテナンス建屋（図示せず）に運搬
する。なお、中間熱交換器１４内の一次冷却材１５き時
に流下する。

以上の実施例によれば、中間熱交換器１４を引抜くと同
時にスタンドパイプ３０の下端に設けた弁装置か３６が
閑となり、ホットプール９とコールドプール１０とのシ
ールが行なわれるので、そのシール作用が何らの人手も
要しないで自動的に、かつ迅速に行なえる。特に、弁装
置３Ｇは中間熱交換器１４を所定量引上げた状態で受は
座４４およびロッド４２の作用により即座に隔壁８の貞
通孔８ａを閉塞するので、中間熱交換器１４をルーフス
ラブ３から引抜く途中でホットプール９とコールドプー
ル１０とを遮断するこ゛とができ、したがって、自然対
流にＪ、ろ過熱は殆ど生じることがない。

また、−法主循環ボンプ１１にＪ：る崩壊熱除去用の軸
数冷却祠１５の強制循環も、より迅速に開始できるよう
になり、引抜きを行なわない中間熱交換器による熱交換
作用も効率よく行なえる。したがって、炉心出口渇麿の
急激な上昇を確実に防止することができる。

しかも、従来考えられた仮設プラグを差込む手段と異な
り、余分な作業機器が不要で、設備のＲｎ略化が図れる
とともに、労力軽減、被曝防止にも有効である。

なお、前記実施例の如く、弁装置３６が弁体３８支持用
の軸３９の両端部にギヤ装置を右する構成のものである
と、中間熱交換器１４の運転時における一次冷却材１５
の流通を妨げる部分が減少でき、また弁体３８のストロ
ークも大ぎく設定できるので、稼動１１！Ｉにａ３りる
一次側の圧ツノ損失を過大にすることなく、円滑な熱交
換作用が行なえる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明によれば、隔壁の貫通部に設けら
れ中間熱交換器を受けるスタンドパイプの下端部に、そ
のスタンドパイプの内部孔を開■１する弁装置を設け、
この弁装置は中間熱交換器の昇降位置に応じて作動する
駆動機構により中間熱交換器据付は位置で開動し、引抜
き位置ぐ閉動可能としたものであるから、中間熱交換器
の引抜きに伴わせて自動的に、かつ迅速に隔壁の盾通孔
を閉塞することかでき、−次冷却材の１ｌｆｆ上昇抑制
が確実に、しかも余計な作業も必要としないで、かつ簡
単な構成によって図れるという効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す要部断面図、第２図は
第１図の拡大図、第３図は第２図の側面図、第４図は原
子炉容器全体を示す断面図、第５図および第６図は中間
熱交換器の引抜き手順を示す部分断面図ある。 １・・・原子炉容器、３・・・ルーフスラブ、８・・・
隔壁、８ａ・・・貫通孔、９・・・ホットプール、１０
・・・コールドプール、３０・・・スタンドパイプ、３
６・・・弁装置、３９・・・軸、４１・・・ピニオン、
４２・・・ロッド、４３・・・ラック。 代理人弁即士　　　則近憲佑（ばか１名）第２図 第３図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子炉容器のルーフスラブに長尺円筒状のシェルア
   ンドチューブ型中間熱交換器を引抜き可能に吊下し、ホ
   ットプールとコールドプールとを原子炉容器の上下部に
   画成する水平な隔壁に上下方向の貫通孔とこの貫通孔の
   周縁に沿うスタンドパイプとを設け、その貫通孔に挿通
   した前記中間熱交換器の下端部周縁をそのスタンドパイ
   プによってシール保持したタンク型高速増殖炉において
   、前記スタンドパイプの下端部にその内部孔を開閉する
   弁装置を設け、この弁装置は前記中間熱交換器の昇降位
   置に応じて作動する駆動機構により中間熱交換器据付け
   位置で開動し、引抜き位置で閉動可能としたことを特徴
   とするタンク型高速増殖炉。 ２、スタンドパイプは中間熱交換器の据付け位置におけ
   る下端部よりも下方に長く延出し、弁装置はスタンドパ
   イプの下端部に設けた水平な軸と一体回動する弁体を有
   し、駆動機構は中間熱交換器の下端部を受ける受座を有
   する昇降ロッドに連結され前記軸を回動するギヤ装置で
   ある特許請求の範囲第１項記載のタンク型高速増殖炉。