JPS62185192A

JPS62185192A - 原子炉圧力容器

Info

Publication number: JPS62185192A
Application number: JP62017416A
Authority: JP
Inventors: ゲルハルト・ベツカー; ヨーゼフ・シエーニンク
Original assignee: Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
Current assignee: Hochtemperatur Reaktorbau GmbH
Priority date: 1986-02-01
Filing date: 1987-01-29
Publication date: 1987-08-13
Also published as: CN87100468A; DE3603090A1; US4788031A; TR23824A; CH672207A5; CN1009138B

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】本発明は、円筒形胴体、底板及び必要によっては取外し
可能な天井板で構成され、炉心から熱を排出するために
水が貫流する管を内側に設けて成シ、球形燃料要素の堆
積物を使用するガス冷却低出力炉用のコンクリート製原
子炉圧力容器に関する。

この種の原子炉圧力容器は西独特許出願Ｐ３５３４４２
２．９号に記載されている。地下に配設された容器は鉄
筋コ／りＩＪ　−ト製で、その内面に冷却系統が取付け
られ、該冷却系統は燃料要素堆積物中に生じた熱を圧力
容器から排出する。原子炉の一次回路の気圧は、冷却系
統の媒貝（水）の圧力より扁い様に選定されている。

また西独特許出願Ｐ３５１８９６８．１号には、鉄筋コ
ンクリート製で地下に設置さｎた、球形燃料要素使用の
低出力炉のだめの原子炉圧力容器が記載されている。こ
の原子炉圧力容器には取外し可能な天井板が用いられて
いないが、その代わりに容器の天井区域に閉鎖可能な中
心開口部が装備されている。前記の特許出願の場合のよ
うに、炉心で発生した熱は燃料普素の堆積物を上から下
へ貫流する冷却ガスによって圧力容器の内面に設けた冷
却系統へ伝達され、場合には冷却系統が気密の殻体によ
って一次回路から隔離されている。

これらの２つの特許出願に示された原子炉は小形な構造
を有し、能動的運転装置、例えば装入設備、ガス清浄装
置、制御系統及び安全系統をほとんど廃止したことが特
徴である。この原子炉は加熱用熱エネルギを得るのに特
に適している。しかし地下屋であることは、かなり高い
コストを伴なうＯ本発明は上述の先行技術から出発して、安価に製作でき
冷却ガスの確実なり！ｊ封が可能であると共に、炉心で
発生した熱を経済的に出力することが可能な、がス冷却
低出力炉用のコンクリート製原子炉圧力容器を提供する
ことにある。

本発明に基づく原子炉圧力容器は下記の特徴すなわちａ）容器の内圧及びその他の荷重から生ずるすべての張
力を吸収する補強部材又はｐｃケーブルが、周知の方法
で半径方向と軸方向にコンクリートの中に張設され、ｂ）原子圧力容器の内側２は周知の方法で金属ライナー
によりて密封され、冷却管がこのライナーのコンクリー
ト側に取付けられ、Ｃ）　ライナーと冷却管は、冷却ガスにより加熱される
原子炉熱交換器を構成するため用いられ、ｄ）　ライナ
ーが冷却管を介してコンクリート体に固着され、＠）　　ＰＡ交換器は二′次側に少なとも２個の互いに
独立の系統を七し、これらの系統の冷却管がコンクリー
トの中に半径゛方向に配管された供給管及び排出管によ
り、原子炉圧力容器の外にある往路及び帰路用の配管集
合部とそれぞれ連結され、ｆ）互いに隣接する冷却管と
供給管及び排出管はそれぞれ異なる系統に属し、互に逆
方向に貫流することを特徴とする。

本発明に基づく上述の原子炉圧力容器は、支持機能及び
密封機能を持つ鉄筋コンクリート又はブレストレストコ
ンクリート構造により形成され、コンクリートと補強部
材、すなわちプレストレス用部材は容器の内圧によるす
べての力を受ける。冷却管を介してコンクリートに固着
された金属ライナーが密封機能を有する隔板として働く
。必要ならば更に取付は用にボルトを使用してもよい。

原子炉を収容する内部空間は取外し可能な天井板により
て閉鎖することができるので、天井板を取除いた上で原
子炉の一部を解体し、又は燃料変換を行うことができる
。

冷却管と配管集合部を連結する供給管と排出管がコンク
リートを半径方向に貫いて配管されているので、故障の
場合には半径方向に配設された補強部材又はブレストレ
ス用の部材と共に外部への〃発生熱の有効な移送遠回「しである。従って熱交換器の
この特殊な構造によυ、同時に容器のコンフリートラ過
度の熱負荷から守ることができる。互いに隣接する冷却
管が異なる系統に属し、それぞれ逆方向に貫流するよう
に形成されているので、ライナー全体にわたってほぼ均
一な温度となる。

次に本発明の実施例について説明する。第１図は、内部
空間２を取囲み、半径方向と軸方向に配管された補強部
材を有する鉄筋コンクリート製の原子炉圧力容器を示す
。補強部材は容器の内圧から生ずるすべての張力を吸収
する。

容器１は円筒形胴体３、底板４及び天井板５から成る。

天井板５は緊定部材６によって容器ｌの上に押上さ扛る
が、必要ならば取外すことができるから、内部空間２に
近寄ることができる。緊定部材６は外部から監視される
。容器１の内部の全表面に、ぞ封機能を受持つ金属ライ
ナー７が張られている。

内部空間２の中に原子炉８が格納さ扛る。その炉心は球
形燃料要素１０の所定位置に形成された堆積物９から成
る。堆積物９の直径は約１．２ないし１．５　ｍ　、尚
さは１．５ないし２．５　ｍである。炉心の出力密度は
約１，５ないし２．５ＭＷ／ｍ’であって、１０ないし
２０ＭＷ／ｈの総出力が可能である。熱間又は冷間ブレ
ス作業を用いて製造される燃料９素１０は球１個につき
約２０ないし４０＆の主金属をきみ、堆積物９の全周が
黒鉛反射体１１によって取囲まれる。黒鉛反射体１１は
底部反射体１２、側部反射体１３及び天井反射体１４が
ら成る。

天井反射体１４は堆積物９の上に直接載坐きれている。

天井反射体４と天井反射体５の間には、自由空間１５が
設けられ、別の自由空間１６が底部反射体１２と圧力容
器１の底板４の間に設けられている。この空間に金属支
持装置１７が配設され、この装置を介して原子炉８が底
板４上に支持されている。

送風機１８によって循環させられる冷却ガス、好ましく
はヘリウムが堆積物９を上から下に同がって貫流する。

送風機１８は天井板５の中央に垂直の姿勢で取付けられ
、その羽根車は自由空間１５内に配置される。送Ｊｔ機
１８の駆動モータ１９は天井板５の中心貫通孔２０の中
に設置され、取外し可能な蓋板部材２ノが外側に設けら
れている。

堆積物９の側部と下部は鋼製炉心容器２２によって取囲
まれる。該炉心容器２２は側部反射体１３と底部反射体
１２の一部をも収容する。このようにして側部及び底部
反射体は内側及び外側反射体部分に区分されるので、側
部反射体１３の内側反射体を２３で、外側反射体を２４
で示し、底部反射体１２の内側反射体を２５で、外側反
射体ヲ２６で示す。内側の側部反射体２３に垂直の進路
２７が設けられ、この中に粗ｙ４整及び停止用吸収棒２
８が移動自在に配設される。吸収棒２８のための駆動装
置２９は天井板５０頁通孔３０の中に設置される。駆動
統直２９は取外し可能な蓋板部材３ノを装備する。

炉心容器２２は、天井板５の除去の後に、内側の側部反
射体２３、天井反射体１４、燃料袋″Ａ１０及び吸収棒
２８と共に、上へ取外される。この作用を容易にするた
めに遮蔽ベルが用いられる。吸収棒２８は解体及び取付
は作莱の時に堆積物全臨界未満の状態にするために用い
られ、燃料要素１０が十分に燃焼し切った時に、炉心容
器２２の解体が行われる。

送風機１８の吸入側と吐出側を隔離するガス誘導隔板３
２が自由空間１５の、炉心容器２２の上端に接続される
。

吸収棒２８は粗調整と停止のためにのみ用いられ、炉心
力の調整は専ら送風機１８の回転数と（後述の）熱排出
系統の二次流量を調節することによって行われ、その際
ペブルベッド原子炉に特有の負の温度係数が利用される
。送風機１８は、正常運転で圧力が約１０ないし２０パ
ールに祠祭された冷却ガスを自由空間１５から吸引して
、堆積物゛９へ送る。堆積物９を貫流する時に、ガスの
温度は約３（１０）℃から５（１０）℃に上昇する熱せ
られた冷却ガスは炉心容器２２と底部反射体１２の開口
部を通って自由空間１６に入り、そこで分流されて環状
室３３へ送られる。冷却ガスはここから再び自由空間１
５に戻る。

冷却ガスの圧力は、熱排出系統の二次媒質の圧力より高
く選定されている。

原子炉８の熱排出系統は、堆積物９に生じた熱が出力運
転の時も余熱排出操作の時も確実に排出されるように設
計されている。熱排出系統として、ライナー７及び該ラ
イナーのコンクリート側に取付けられ冷却水を流す多数
の冷却管３５から成る熱交換器が設けている。冷却管３
５は同時にライナー７全圧力容器１に固着するためにも
利用され、そのために補助固着部材は用いられない。円
筒形胴体３０区域のライナー７の膨出を回避するために
、この区域のライナー７に対して内部空間２の半径に応
じて適当な厚さが指定される。

各冷却管３５は圧力容器１を半径方向に貫挿された２本
の導管によって、圧力容器１の外に配設され、水又は蒸
気の往路と帰路を形成する配管集合部に連結される。一
方の導管は供給管として使用され、他方の導管は排出・
ｇ３７として用いられる。圧力容器１の底部、天井及び
胴体の各区域の冷却管３５のだめの配管集合部は、後述
のように異なる構造に形成されている。

熱交換器は二次側に複数個の互いに独立の系統を包含し
、図示の実施例では２つの糸［Ａ及びＢから成る。冷却
管３５のうちの互いに隣接する冷却管及び供給管３６と
排出管３７は異なる系統に属するように配管され、更に
水又は蒸気は互に逆方向に貫流するように形成されてい
る。つまり環状室３３に上向きに通されるヘリウムがラ
イナー７の外側に沿って流れ、その熱エネルギを冷却管
３５の中を流れる水に放出する訳である。

圧力容器１の円筒形胴体３の内部では、第２図で明らか
なように、２つの系統Ａ及びＢの冷却管３５はほぼ水平
面にライナー７の全周を取囲むように配置されている。

左側にＡ系統、右側にＢ系統を図示した第１図が示すよ
うに、２つの系統Ａ及びＢの水平平面は互い違いになり
ており、各系統には往路と帰路の双方に対して、配管集
合部として垂直に配置された管路３８（往路）及び３９
（帰路）が設けられている。すべての管路は圧力容器１
の外にある（第１図には帰路のための管路３９がずらせ
て描かれている）。

第２図は、２つの系統Ａ及びＢの管路３８及び３９が円
筒形胴体３の直径の両端に相導する位置に向合って配列
され、圧力容器１に沿って延出することを示している。

同じ系統の往路と帰路のための２つの配管集合部は直接
に隣接する位置に配設される。

圧力容器１の天井板５及び底板４の内部では、第３図が
２つの系統Ａ及びＢの一方について示すように、冷却管
３５がうず巻線状に配管される。

冷却管３５がほぼ等しい流れ抵抗を有するように、すべ
ての冷却管はほぼ等しい長さに形成される。

従って冷却管３５を巻回する角度は異るものとなる。配
管集合部として２つの区域に往路のための環状配管集合
部４０と帰路のだめの環状配管乗合部４１が設けられ、
これらは対応する管路状配管集合部３８．３９に接続さ
れる（第１図と第３図の環状配管集合部４１はずらせて
描かれている）。

天井板５の高さに設けた２つの系統Ａ及びＢの環状配管
集合部４０．４１は、天井板５に配設された冷却管３５
と半径方向に延びる供給管３６及び排出管３７を介して
連結され、対応する管路状の配管集合部３８．３９には
取外し可能な連接部材によって接続されている。従って
、天井板５の除去（例えば燃料要素の交換のための）の
際に困難を生ずることはない。

粛４図、第５図、第６図は熱交換器冷却管３５の構造の
幾つかの実施例を示す。

第４図の冷却管３５は、ライナー７に溶接した半球殻４
２の形状を有する。半球殻４２が不調（漏洩）の場合に
ライナー７の密封性が脅やがされることを回避するため
に、半球殻４２の肉厚、またそれと共に溶接シームの厚
さがライナーの厚さに合わせて適切に調整されている。

ライナー７のガス側表面に多数のビン４３が溶接さ！し
る（好ましくはスタンド溶接により）。このビンは、ラ
イナー７へ、それと共に冷却管３５への冷却ガスの熱伝
達を改善すること金目的とする。溶スしたビンは溶接ひ
れに比して製造技術的にも経済的にも有利である。

′ｊｇ５図に示す冷却管３５は正方形横断＠４４を有す
る。この冷却管もライナー７に浴接して固定される。こ
の場合もライナー７はガス側にＭ　ｋビン４３を具備す
ることができる。円形横断面の冷動性を使用することも
できる。

′ｊ５６図に示すように、冷却管３５をひれ竹管４５と
して構成し、これをライナー７と一体化することもでき
る。この場合はビン４３がひれ竹管４５に直接取付けら
れる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に基づく原子炉圧力容器を備えた原子炉
設備の縦断面図、第２図は第り図ｎ−■線による原子炉
圧力容器の断面図、第３図はｙｌ（１図ｔｉをｍ線によ
る原子炉圧力容器の断面図、第４図は熱交換器の拡大詳
細図゛、第５図は第４区に示した細部の代案の図、第６
図は第４図に示した細部の別の代案の図を示す。１・・・原子炉圧力容器、７・・・ライナー、３５・・
・冷却管、３６・・・供給管、３７・・・排出管、３８
・・・往路のだめの配管集合部（Ｗ路状配管集合Ｓ）、
３９・・・帰路のための配管集合部（管路状配管集合部
）、４０・・・往路のための配管集合部（環状配管集合
部）、４ノ・・・帰路のための配管集合部（環状配管集
合部）、Ａ、Ｂ・・・熱交換器二次側の互いに独立の系
統。ＦＩＧ、１ＦＩＧ、３ＦＩＧ、４

Claims

【特許請求の範囲】

（１）円筒形胴体、底板及び着脱可能な天井板で構成さ
れ、炉心から熱を排出するために水が貫流する冷却管を
内側に設けて成る、球形燃料要素の堆積物を使用する低
出力のガス冷却原子炉用のコンクリート製原子炉圧力容
器において、ａ）容器の内圧及びその他の荷重によって生じるすべて
の張力を吸収する補強部材、すなわちＰＣケーブルが半
径方向と軸方向にコンクリートの内部に張設され、ｂ）原子炉圧力容器（１）の内側が金属ライナー（７）
によって密封され、冷却管（３５）がこのライナーのコ
ンクリート側に取付けられ、ｃ）ライナー（７）と冷却管（３５）が、冷却ガスによ
り加熱される原子炉熱交換器形成するために使用され、ｄ）ライナー（７）が冷却器（３５）を介してコンクリ
ートに固着され、ｅ）熱交換器が二次側に少くとも２個の互いに独立の系
統（Ａ、Ｂ）を有し、これらの系統の冷却管（３５）が
コンクリートの中に半径方向に配管された供給管（３６
）及び排出管（３７）により、原子炉圧力容器（１）の
外にある往路用の配管集合部（３８、４０）及び帰路用
の配管集合部（３９、４１）とそれぞれ連結され、ｆ）互いに隣接する冷却管（３５）と供給菅（３６）及
び排出管（３７）がそれぞれ異なる系統（Ａ、Ｂ）に属
し、それぞれ逆方向に貫流されることを特徴とする原子炉圧力器。
（２）円筒形胴体（３）の区域のライナー（７）の厚さ
と原子炉圧力容器（１）の内径との関係が、補助固定具
が必要でないように選定されていることを特徴とする、
特許請求の範囲第（１）項に記載の原子炉圧力容器。
（３）取外し可能に形成された天井板（５）が、外部か
ら監視できる緊定部材によって押圧されていることを特
徴とする、特許請求の範囲第（１）項に記載の原子炉圧
力容器。
（４）天井板（５）を押圧するための緊定部材（６）の
端部が円筒形胴体（３）の上部区域にあることを特徴と
する、特許請求の範囲第（３）項に記載の原子炉圧力容
器。
（５）天井板を押圧するための緊定部材が原子炉圧力容
器の全円筒形胴体と底板を貫いて通されていることを特
徴とする、特許請求の範囲第（３）項に記載の原子炉圧
力容器。
（６）取外し可能な蓋被部材（２１、３１）を具備する
貫通孔（２０、３０）が天井板（５）に設けられ、吸収
棒駆動装置（２９）と送風機モータ（１９）の収容のた
めに使用されることを特徴とする、特許請求の範囲第（
１）項に記載の原子炉圧力容器。
（７）すべての系統（Ａ、Ｂ）の冷却管（３５）が円筒
形胴体（３）の内部でライナー（７）の全周を取囲むよ
うに、ほぼ水平の平面に配置されていることを特徴とす
る、特許請求の範囲第（１）項に記載の原子炉圧力容器
。
（８）各系統（Ａ又はＢ）が円筒形胴体（３）の中にあ
る冷却管（３５）に対して往路用配管集合部（３８）と
帰路用配管集合部（３９）を有し、配管集合部（３８、
３９）がそれぞれ垂直に配管された管路として構成され
、かつ各系統（Ａ又はＢ）の両方の配管集合部（３８、
３９）が圧力容器の同じ側に設けられていることを特徴
とする、特許請求の範囲第（１）項又は第（７）項に記
載の原子炉圧力容器。
（９）熱交換器が好ましくは２個の独立の系統（Ａ、Ｂ
）を有し、第１の系統（Ａ）の配管集合部（３８、３９
）と第２の系統（Ｂ）の配管集合部（３８、３９）とが
円筒形胴体（３）の直径の両端部に配設されていること
を特徴とする、特許請求の範囲第（８）項に記載の原子
炉圧力容器。
（１０）原子炉圧力容器（１）の底板（４）と天井板（
５）の内部に冷却管（３５）がうず巻線状に配管され、
各系統（Ａ又はＢ）毎に２つの区域のそれぞれに往路用
の環状の配管集合部（４０）と帰路用の環状の配管集合
部（４１）が設けられていることを特徴とする、特許請
求の範囲第（１）項に記載の原子炉圧力容器。
（１１）巻き角が異なることによって、すべての冷却管
（３５）が等しい長さを有することを特徴とする、特許
請求の範囲第（１０）項に記載の原子力圧力容器。
（１２）各系統（Ａ又はＢ）の往路用の配管集合部（４
０）と帰路用の配管集合部（４１）が対応する管路状の
配管集合部（３８又は３９）と連結されていることを特
徴とする、特許請求の範囲第（８）項又は第（１０）項
に記載の原子炉圧力容器。
（１３）天井板（５）に設けた環状の配管集合部（４０
、４１）が管路状の配管集合部（３８、３９）と着脱可
能に連結されていることを特徴とする、特許請求の範囲
第（１２）項に記載の原子炉圧力容器。
（１４）冷却管（３５）がライナー（７）に溶接された
半球殻（４２）の形状を有することを特徴とする、特許
請求の範囲第（７）項又は第（１０）項に記載の原子炉
圧力容器。
（１５）半球殻（４２）の漏洩がライナー（７）の漏洩
を招くことがないように、半球殻（４２）の肉厚と溶接
シームの厚さがライナーの厚さに合わせて調整されてい
ることを特徴とする、特許請求の範囲第（１４）項に記
載の原子炉圧力容器。
（１６）冷却管（３５）が正方形横断面（４４）を有し
、ライナー（７）に溶接されていることを特徴とする、
特許請求の範囲第（７）項又は第（１０）項に記載の原
子炉圧力容器。
（１７）冷却管（３５）が円形横断面を有し、ライナー
（７）に溶接されていることを特徴とする、特許請求の
範囲第（７）項又は第（１０）項に記載の原子炉圧力容
器。
（１８）冷却管（３５）がライナー（７）と一体化した
ひれ付管（４５）として構成されていることを特徴とす
る、特許請求の範囲第（７）項又は第（１０）項に記載
の原子炉圧力容器。
（１９）ライナーのガス側表面にピン（４３）が溶接さ
れ、ピンの数が必要な熱流密度に適合することを特徴と
する、特許請求の範囲第（１４）項、第（１６）項、第
（１７）項及び第（１８）項のいずれか１に記載の原子
炉圧力容器。