JPS6256480B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は液体金属冷却形高速増殖炉などのよ
うに液体冷却材を使用する原子炉において冷却材
流路を変換する装置に関する。

冷却材として冷却ナトリウムを使用する高速増
殖炉は、一般に原子炉容器内に低圧プレナムと高
圧プレナムを有し、これらプレナムの上部を仕切
る炉心支持板上に燃料集合体や制御棒、反射体な
どが装荷される。そして高圧プレナムは冷却材入
口配管が接続されて高圧の冷却材が流入し、燃料
集合体下端部に設けた入口ノズルから燃料集合体
内に取り入れられるようになつている。また高圧
プレナムを流れる冷却材の一部は減圧されて低圧
プレナムに流れ込み、反射体の下端部に設けた冷
却材取入口から反射体内に導入されるようになつ
ている。そして反射体内に導入された冷却材は反
射体上部の出口部から出てゆくようにしてある。

ところでこの種原子炉は、原子炉停止後に生じ
る崩壊熱を除去するため、原子炉容器の上部に冷
却機構を有し、冷却材を強制的に冷却できるよう
になつている。そして冷却材は自然対流により原
子炉容器内を循環して崩壊熱を除去するのであ
る。このとき冷却材の一部は自然対流によつて反
射体内を逆流つまり降下して低圧プレナムに流れ
込み、この低圧プレナムから燃料集合体を冷却す
る。しかしながら一次循環系に設けられている冷
却材流動用の一次ポンプが故障するなどして高圧
プレナムに流入する冷却材の流れが止まつた場合
には、高圧プレナムから燃料集合体に冷却材が流
入しなくなり、高圧プレナムから燃料集合体に流
れ込む冷却材の流れが止まるため、崩壊熱を充分
に除去できなくなることが考えられる。

この発明は上記事情にもとづきなされたもので
その目的とするところは、原子炉停止時に反射体
を通じて高圧プレナム内に炉心側から冷却材を導
入でき、自然対流を助長して崩壊熱を効果的に除
去できる冷却材流路変換装置を提供することにあ
る。

以下この発明を図示する実施例にもとづき説明
する。第１図はこの発明の第１実施例を示すもの
であり、図中１は液体金属冷却形高速増殖炉の原
子炉容器を示す。この原子炉容器１内には冷却材
２として液体ナトリウムが収容されている。この
冷却材２は一次系ポンプによつて入口配管３を通
じて原子炉容器１内に導入され、出口配管４から
出てゆく。また原子炉容器１の内部は炉心支持板
５によつて仕切られており、この炉心支持板５と
その下側に設けたプレナム仕切板６との間に低圧
プレナム７が形成され、さらにこの低圧プレナム
７の下側に高圧プレナム８が形成されている。こ
の高圧プレナム８には上記入口配管３が接続され
ている。

また、上記炉心支持板５およびプレナム仕切板
６には、互いに対をなす上部支持孔１０および下
部支持孔１１が多数組形成されている。そしてこ
れら多数の支持孔１０，１１のうち、炉心外周部
に位置する支持孔には反射体支持ブロツク１２
（１つのみ代表して図示する）が挿着されてい
る。またこれら反射体支持ブロツク１２に囲まれ
る炉心内側領域には、燃料集合体支持ブロツク１
３（１つのみ代表して図示する）が挿着されてい
る。そして燃料集合体支持ブロツク１３には燃料
集合体４が鉛直に支持され、また反射体支持ブロ
ツク１２には上下が開口する中空ステンレス鋼な
どを用いた反射体１５が鉛直に支持されている。

上記燃料集合体支持ブロツク１３は、燃料集合
体１４の入口ノズル部１７と高圧プレナム８とを
連通させる高圧流通部１８を有するとともに、こ
の高圧流通部１８と低圧プレナム７とを連通させ
る低圧流通部１９を有している。この低圧流通部
１９は、燃料集合体下端突出部１４ａとの間に形
成される狭小な隙間部２０に冷却材を通すことに
よつて冷却材を減圧するようになつている。

一方、反射体支持ブロツク１２には、低圧プレ
ナム７に連通する流通部２１が形成されていると
ともに、反射体下端の冷却材取入口２２と高圧プ
レナム８とを連通させる逃がし連通路２３を設け
てある。そしてこの逃がし連通路２３の下部に一
方向弁２４を設けてある。この一方向弁２４は、
逃がし連通路２３の途中に形成した弁座２５に弁
体２６を接離自在に設け、この弁体２６をスプリ
ング２７によつて常時開方向（図中下方）に付勢
したものである。そして外力の作用しない自由状
態では弁体２６が図示下方に変位して逃がし連通
路２３を開口させるが、原子炉正常運転時のよう
に高圧プレナム８に冷却材圧力が作用していると
きにはこの冷却材の圧力によつて弁体２６が押し
上げられ、逃がし連通路２３を閉止するようにな
つている。

なお、このときスプリング２７は伸びた状態と
なる。

また原子炉容器１の上部には、原子炉停止時に
冷却材２を冷却する冷却機構の冷却コイル２８が
設けられている。

以上のように構成された原子炉は、正常な運転
時においては一次系ポンプによつて流動される冷
却材が入口配管３から高圧プレナム８内に送り込
まれる。そして冷却材は燃料集合体支持ブロツク
１３の高圧流通部１８を通り、入口ノズル部１７
から燃料集合体１４の内部に流入して上昇しつつ
加熱され、出口ノズル部１４ｂから出てゆく。こ
のようにして炉心Ｃにて加熱された冷却材２は出
口配管４から取り出されて図示しない中間熱交換
器によつて熱交換され、再び一次系ポンプによつ
て入口配管３から高圧プレナム８内に導入され
る。また、高圧流通部１８を通る冷却材の一部
は、隙間部２０を通過して減圧され、低圧流通部
１９を通つて低圧プレナム７に流入する。そして
反射体支持ブロツク１２に設けた流通部２１を通
り反射体１５内に流入する。そして実線矢印f₁で
示すように反射体１５内を上昇して、出口ノズル
部１５ａから出てゆく。このとき高圧プレナム８
と低圧プレナム７との間には圧力差が生じ、高圧
プレナム８のほうが低圧プレナム７より圧力が高
いため、弁体２６は高圧プレナム８内の冷却材圧
力によつて弁座２５に押し付けられることにな
る。これにより一方向弁２４は逃がし連通路２３
を閉止するため、逃がし連通路２３から冷却材が
逃げることはない。

以上は通常運転時の状態であるが、何らかの原
因によりポンプの作動が停止するなどの異常事態
を生じた場合には、入口配管３から出口配管４に
いたる冷却材の流動が停止する。したがつて崩壊
熱を除去するために冷却コイル２８により冷却材
２を強制的に冷却し、崩壊熱の除去が行なわれ
る。そして、この状態では高圧プレナム８と低圧
プレナム７との圧力差はゼロになるため、一方向
弁２６の弁体２６はスプリング２７の引張力によ
つて図中下方へ引き戻され、逃がし連通路２３を
連通させる。このため冷却材２の一部は点線矢印
f₂で示すごとく反射体１５内を逆流降下して逃が
し連通路２３を通り、高圧プレナム８内に流入す
る。そして高圧流通路１８を通つて燃料集合体１
４内に流入し、崩壊熱を除去しつつ自然対流によ
り上昇して出口ノズル部１４ｂから出てゆき、冷
却コイル２８によつて冷却される。

すなわち、一方向弁２４が開弁することによ
り、ポンプ停止時においても自動的に効果的な自
然循環除熱流路が形成され、崩壊熱を確実に除去
することができるものである。

なお第２図および第３図はこの発明の第２実施
例を示すものであり、第１実施例で示したような
反射体支持ブロツク１２を用いることなく、反射
体１５の下端に直接一方向弁２４を取付けた例で
ある。この一方向弁２４は枢軸３０を中心として
回動自在な弁体３１をスプリング３２によつて常
時開方向に付勢するようにしたものであり、第１
実施例と同様に高圧プレナム８内の圧力が低下あ
るいは解消したときに、弁体３１をスプリング３
２の引張力によつて第３図の如く開弁位置に引き
戻し、逃がし連通路３３を連通させるようになつ
ている。３４はオリフイス孔、３５はストツパ突
起である。このような第２実施例によれば第１実
施例のような反射体支持ブロツク１２が不要とな
り構成が簡略化する。

なお一方向弁の構造はこれら実施例に限定され
るものでなく、要するに高圧プレナム内の冷却材
圧力を受けて閉弁する構造であればよいから、弁
体の具体的態様は種々に変形して実施可能であ
る。たとえば冷却材圧力を受けることにより浮上
して弁座に密着して閉弁し、圧力低下時には自重
により落下して開弁するような自重落下式の弁体
を採用してもよい。

この発明は以上説明したように、反射体と高圧
プレナムとを連通させる逃がし連通路に一方向弁
を設け、高圧プレナム内の圧力が低下ないしは解
消したときにこの一方向弁が自動的に開いて高圧
プレナムと炉心側の領域とが連通状態となるよう
にしたから、この自然循環除熱流路の形成によつ
て原子炉容器内にて冷却材を効果的に循環させる
ことができ、崩壊熱を安全に確実に除去すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の第１実施例を示す原子炉の
縦断面図、第２図はこの発明の第２実施例を示す
原子炉の一部の縦断面図、第３図は第２図中の一
方向弁が開弁した状態を示す縦断面図である。 １……原子炉容器、２……冷却材、７……低圧
プレナム、８……高圧プレナム、１２……反射体
支持ブロツク、１４……燃料集合体、１５……反
射体、２２……冷却材取入口、２３，３３……逃
がし連通路、２４……一方向弁。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 原子炉容器内に低圧プレナムと高圧プレナム
   とを有しこれらプレナム上に燃料集合体および反
   射体を装荷した原子炉において、上記反射体下端
   の冷却材取入口と高圧プレナムとの間に逃がし連
   通路を設け、この逃がし連通路には、高圧プレナ
   ムの流圧を受けて閉弁し流圧低下時に開弁する一
   方向弁を設けたことを特徴とする原子炉における
   冷却材流路変換装置。 ２ 上記一方向弁は、上記プレナムに設置される
   反射体支持ブロツクに取着されることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の原子炉における冷
   却材流路変換装置。 ３ 上記一方向弁は、反射体下端に形成される逃
   がし連通路に取着したことを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の原子炉における冷却材流路変
   換装置。