JPS6334996B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ガス通路を具備する支持構造と、該
支持構造の下にあつて、複数個の半径方向高温ガ
ス・ダクトが接続する高温ガス集合室とを有し、
炉心構造が側部熱しやへいによつて取囲まれ、支
持構造が高温ガス集合室に配設された支柱を介し
て底板に支承されるプレストレス式円筒形高圧容
器の空胴内に設置した、好ましくは、球形燃料体
使用のガス冷却形高温原子炉に関する。

横方向の遊隙を置いて同一平面上に並設された
複数個の支持板が設けられ、その各々が限られた
数の減速棒を支持する、ガス冷却形原子炉の垂直
減速棒から成る減速材ブロツクの支持構造は公知
である。この支持構造は、例えば、西ドイツ特許
公告第1177751号公報に記載されている。各支持
板は、３本の支柱を介して、固定の支持体に支え
られ、その支持体は原子炉容器の底部に載置され
ている。円柱として構成された支柱は鋼製の中心
部と外被と、両者の間にある断熱層とを有する。

西ドイツ特許公告第1122641号公報には減速材
構造を構成する垂直減速棒がそれぞれ１個の剛直
な金属円筒によつて支持される原子炉減速材支持
装置が示されている。減速棒と金属円筒は球形支
持面を介して玉継手状に上下に支えられる。各金
属円筒は基部に円形の段部を有し、該段部は台座
に形成された受座に載置されている。台座は支持
構造の一部であつて、その中に下から原子炉冷却
材供給路が接続する。

強固な材料から成る原子炉減速材構造を、それ
自体剛直な複数個の支持面部材で構成された平坦
な支持面の上で支えることは、西ドイツ特許公告
第1194071号公報により公知である。各支持面部
材は複数個の支柱によつて支持され、該支柱は平
坦な支持面と連結された端部の近傍にそれぞれ１
個のヒンジを有する。支柱の下端は支持わん曲材
の上に剛直に支えられ、その支持わん曲材は原子
炉空胴部の底部に支えられる。

ガス冷却形原子炉の別の炉心支持構造が西ドイ
ツ特許公開第1956226号公報に記載されている。
この場合は炉心が耐火物を介して原子炉高圧容器
の底部に支えられる。耐火物の上層に冷却ガス・
ポケツトが穿設され、該ポケツトは相互に、かつ
炉心構造の冷却ガス・ダクトと連通する。ポケツ
トは高温ガス集合室の役割をし、ここから、ガス
は側方に接続する高温ガス・ダクトを経て原子炉
から排出される。耐火物の上層は支柱から成る下
層の上に載つており、該支柱は高圧容器の底部に
支えられる。その場合、各支柱ごとに、例えば、
鋼製または鋳鉄製の球面受座が設けてある。

また、遊動自在な支柱に配設された多数の６角
形黒鉛ブロツクから成るペブルベツド型原子炉
（THTR−300MWe）の支持底部も先行技術であ
る。上記の支柱のそれぞれはペブルベツドを上か
ら下へと貫いて流れる冷却ガスのための軸方向の
孔を有し、個別に中実円柱に支えられる。すべて
の円柱は、黒鉛板から成る原子炉底部に埋設固定
されている。支持底部から出る熱い冷却ガスは円
柱により囲まれて形成された室に到達する。この
室は、高温ガス集合室として使用され、これに複
数個の半径方向高温ガス・ダクトが接続する。高
温ガスはそのダクトを経て蒸気発生装置に送られ
る。

好ましくは、球形燃料体使用のガス冷却形高温
原子炉の炉心のための別の支持装置が、西ドイツ
特許公開第2718493号公報により公知である。こ
の場合も、支持装置は、層状に重なつて配列され
た多数の黒鉛ブロツクから成り、該黒鉛ブロツク
は冷却ガス通路を具備する。最下層は個々のセグ
メントで組立てた複数個の支持ユニツトから成
り、各支持ユニツトは柱頭を介して円柱に支えら
れる。円柱は高温ガス集合室を横断し、原子炉の
底部に埋設固定される。

西ドイツ特許公開第2636251号公報には、耐高
温材料の多数の部材から成り、変動する高い温度
にさらされる大型容器底部が記載されている。外
部支承によつて一体とされた部材は転動体の上に
支持され、後者のころがり面は支承ないし定点に
向つて下方に傾いている。

また、更に、火力発電所の重量構成部分、例え
ば、原子炉高圧容器または蒸気発生器、のための
柔軟な支持構造で、圧縮応力が加わる複数個の支
持棒から成るものが公知である。これは、複数個
の同じ支持棒をたわみ方向に逐次配設することに
よつて、弾力性ある支持機能を得ようとする。こ
の支持構造は西ドイツ特許公開第2620584号公報
に記載されている。

この先行技術は、冒頭に述べた構造のガス冷却
形高温原子炉に関する本発明の出発点をなす。上
記の原子炉では、炉心構造の支持構造が支えられ
る底板に対して、多種多様な要求が出される。一
方では、高温ガス集合室に突然大きな圧力変動が
起きたとき、たとえば冷却ガス回路の故障の結果
その圧力変動が起きたときに炉心構造が持上げら
れることを回避しなければならない。このこと
は、底板を空胴部底部または高圧容器底部に固着
することを必要とする。他方では、高温原子炉の
運転状態で熱負荷の差異の結果、底板と高圧容器
に異なる大きさの熱膨脹が起こるが、２つの構成
部分の間に熱応力を生じさせないとするならば、
上述の熱膨脹を補償しなければならない。

そこで、本発明の目的とするところは、高温原
子炉において、炉心とその支持構造部分が確実に
固定され、熱応力が生じないように炉心支持用底
板を構成することである。

本発明により、上記目的は次のようにして解決
される。すなわち、底板が円板状中央部分と環状
外側部分から成り、中央部分が公知のように個々
のセグメントで構成され、環状外側部分は側部熱
しやへいの支持体として設けられ、柱状支承およ
び該支承と外側部分の間に配設されたローラ支承
を介して空胴底部の上に支えられ、また円板状中
央部分が多数の支持部材を介して高圧容器の底部
に定着され、上記支持部材は半径方向に曲げ応力
を加えることができるが、接線方向には剛直であ
るように、その形状と配列が選定されている。

環状の外側部分は、かなり重い側部熱しやへい
が負荷されているので、故障時に浮き上がること
はない。高圧容器はプレストレスコンクリートま
たは鋳造材料で製造することができるが、その高
圧容器と上記外側部分との間の熱膨脹差はローラ
支承によつて補償される。

円板状中央部分では熱膨脹差が支承の半径方向
における可撓性によつて補償される。しかし、例
えば、地震の時に起こるような、接線方向に働く
力は受け止められるから、高温原子炉の炉心構造
は、ねじりを阻止するようになつている。

支承の下端は高圧容器底部に固着されているか
ら、故障時の炉心構造の浮上りも排除される。支
承の上端は例えばねじ継手によつて底板の中央部
に固定される。

高温ガス集合室内の圧力変動を増大させる故障
は、例えば、冷却ガス回路に接続されたヘリウ
ム・タービン機関を有する高温原子炉でタービン
羽根の不調が起こつた時に現れる。従つて、本発
明により構成された高温原子炉は、特に、閉じた
冷却ガス回路と炉に連結されたヘリウム・タービ
ン機関を有する原子力発電所、いわゆる単一回路
型設備に適している。

本発明による高温原子炉では、底板並びに通
常、原子炉空胴部に張るライナーが検査および再
検査のために近寄りやすいということも有利であ
る。

底板の円板状中央部は高圧容器底部に埋設した
剛性が高いピンでセンター合わせをすることが望
ましい。上記のピンは、中央部の中心の凹陥部に
通される。ペブルベツト型原子炉では、中央部に
いくつかの透孔が設けられ、これを貫いて球体抽
出管が配管される。

支持部材は棒状に構成することができる。棒状
支持部材は、好ましくは、長方形横断面を有し、
横断面で見たその縦方向の長さは幅の数倍であ
る。又、支持部材は、好ましくは高圧容器の軸を
中心とするピツチ円上に配設され、横断面で見た
その縦方向に沿う軸線は高圧容器の軸から出る放
射線に対し、それぞれ直角をなす。すなわち、半
径方向に作用する力に対して、棒状支持部材は幅
広い側を向ける一方、横方向の力には幅狭い側を
向けるのである。

円板状中央部の個々のセグメントは互いに固着
されているから、安定した構造を形成する。セグ
メントは、例えば、互いにねじ止めし、鋲で止め
ることができる。

高圧容器底部の支持部材の定着は、種々の方法
で行うことができる。支持部材は高圧容器底部の
中に突出する下端を２又状の部分とすることがで
きる。この２又部を高圧容器底部の材料の中に埋
込むのである。別の方法は、支持部材の端部を管
として構成し、これを高圧容器底部に埋込むこと
である。この管は適当な拡張部を備えた本来の棒
部分に螺着することができる。

以下、図面に示す本発明による高温原子炉の実
施例を説明する。図には、底板を有する支持構造
の一部だけが示されている。単一回路型設備の一
部である、球形燃料体使用のヘリウムガス冷却形
高温原子炉が示されている。

第１図で明らかなように、プレストレスコンク
リート製の円筒形高圧容器１の空胴部２の中に高
温原子炉の炉心３が設置されている。炉心３は球
形燃料体４の堆積物からなる。堆積物は多数の黒
鉛ブロツクで構成された環状側部反射材５によつ
て取囲まれ、やはり環状の側部熱しやへい６が上
記反射材の外側に連結される。球体堆積物の底に
複数個の球体抽出管７が出ており、送入設備（図
示せず）に通じる。各球体抽出管ごとに円錐形球
体入口８が設けてある。

球体堆積物は、重積体１０として配設された６
角形黒鉛ブロツク構造から成る支持構造９の上に
載つている。重積体１０の高さは、上記の円錐形
球体入口８が生じるように定められている。すべ
ての重積体１０はそれぞれ円柱（支柱）１１の上
に支えられる。それら円柱１１により囲まれた室
が形成され、その室は高温ガス集合室１２として
利用される。球体堆積物を上から下へ貫流する冷
却ガスは、支持構造９の黒鉛ブロツクの孔１３を
通つて高温ガス集合室１２に入り得る。

高温ガス集合室１２は、側部反射材５の下に複
数個の拡張部１４を有し、ここに、それぞれ半径
方向に沿う高温ガス・ダクト１５が接続する。高
温ガス・ダクト１５は、別の気体導路を経て、高
圧容器１の中に設置されたヘリウム・タービンの
入口管に連結される（図示せず）。ヘリウム回路
のこの区域の故障、例えば、タービン羽根の不調
は高温ガス集合室１２内を支配する圧力条件に直
接影響する。

高温気体集合室１２から下方へのガス流を制限
する黒鉛ブロツク１６の層を中に挟んで、円柱１
１は個々のセグメントをねじ止め又は鋲止めして
組立てた底板１７の上に支えられる（図示せず）。
セグメントはピンで互いに連結することもでき
る。セグメントは環状外側部分１９によつて取囲
まれた、底板１７の円板状中心部分１８を構成す
る。２つの部分は歯形状の連結部２０によつて相
互に確定的に結合される。

環状外側部分１９はローラ支承２２を介して柱
状支承２１に支えられ、後者は空胴部２の底２３
の上に載置される。環状外側部分１９の上に側部
熱しやへい６が支承され、その重量によつて環状
外側部分１９の浮上がりが不可能になる。ローラ
支承２２は膨脹差を補償する。

底板１７の円板状中央部分１８は、高圧容器１
の底部２５に固定された多数の支持部材２４によ
つて支えられる。第２図で明らかなように、支持
部材として長方形断面の棒状のものを使用する。
各棒状支持部材の横断面で見た縦方向の長さすな
わち幅ａは厚さｂの複数倍である。

棒状支持部材２４は高圧容器１の軸を中心とす
る一連のピツチ円同心円上に配設され、その際、
同じピツチ円上にある棒状部材２４は細幅の側が
互いに向き合つている。すなわち棒状部材２４は
横断面から見た縦方向に沿う軸線ｌが高圧容器の
軸から出る放射線r₁，r₂，r₃…とそれぞれ直角を
なすように整列される。換言すれば、軸線ｌは当
該の同心円の接線になる。棒状部材２４は、その
形状と配列の構成により、半径方向に働く力に追
従して、撓み得るようになつているから、底板１
７と高圧容器１の間の熱膨脹の差を補償すること
ができる。棒状部材２４は接線方向の力に対して
は大きな剛性を有し、従つて、例えば、地震の時
に起こるような横方向の力を受け止めることがで
きる。

円板状中央部１８は、中央に凹陥部２６を有
し、その中に剛直なピン２７の上端が嵌合する。
ピン２７の下端は高圧容器１の底部２５の中に埋
込まれている。このピン２７は底板１７の中心を
定めるセンター合わせのために利用される。

第１図に示す実施例では、棒状部材２４の下端
に２又状の部分２８が形成されていて、その２又
部２８は高圧容器１のプレストレストコンクリー
トに埋込まれる。この２又部２８は、各棒状支持
部材２４の強固な定着をもたらす。棒状部材２４
の上端は山形片２９によつて底板１７の中央部に
固着される。

第３図には、第１図に示した支持部材２４の代
案が示されている。この支持部材も、おおむね同
様に、長方形断面の棒状部材３０として構成され
ている。各棒状部材３０の上端は拡張部３１を有
し、該拡張部３１はねじ止め式に中央部１８に固
定されている。高圧容器１の底部２５と棒状部材
３０との固定はプレストレストコンクリートに埋
込まれた管３２によつて行われる。管３２は、フ
ランジ状の継手部分３３によつて棒状部材３０に
連続されている。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による支持構造の部分的縦断面
図、第２図は第１図Ａ−Ｂ線による断面図、第３
図は第１図に示した支持構造の変形例を示す拡大
図である。 ６……側部熱しやへい、１７……底板、１８…
…円板状中央部分、１９……環状外側部分、２１
……柱状支承、２２……ローラ支承、２３……空
胴部底部、２４……支持部材、２５……高圧容器
底部、３０……支持部材。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 半径方向高温ガス・ダクトが接続される高温
   ガス集合室と、この高温ガス集合室の上方に配設
   されガス通路を有する支持構造と、前記高温ガス
   集合室内に配設された支柱を介して前記支持構造
   を支承する底板と、炉心構造を囲繞する側部熱し
   やへいとをプレストレス式円筒形高圧容器内の空
   胴部内に設けて成る球形燃料体用のガス冷却形高
   温原子炉において、前記底板１７を複数のセグメ
   ントから成る円板状中央部分１８とその外周に設
   けられ前記側部熱しやへい６を支持する環状外側
   部分１９とで構成し、前記底板１７を柱状支承２
   １及び該柱状支承と前記環状外側部分１９との間
   に配設されたローラ支承２２を介して前記高圧容
   器１の空胴部２の底２３上に支持し、複数の支持
   部材２４，３０で前記円板状中央部分１８及び前
   記高圧容器１の空胴部２の底２３とを連結すると
   共にこれらの支持部材２４，３０を前記円板状中
   央部１８の半径方向には柔軟にたわみ易く、接線
   方向には実質的に曲らない構成にしたことを特徴
   とするガス冷却形高温原子炉。 ２ 前記底板１７の前記円板状中央部分１８の中
   心位置決めのため高剛性のピン２７を前記高圧容
   器１の底部２５に固定したことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項に記載のガス冷却形高温原子
   炉。 ３ 前記支持部材２４，３０は、幅(a)が厚さ(b)の
   数倍である長方形断面を有する棒であり、かつ、
   これら支持部材２４が、前記高圧容器１の中心軸
   と同軸の同心円上に前記幅に沿う軸線ｌが該同心
   円の接線になるように配設されることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項又は第２項に記載のガス
   冷却形高温原子炉。 ４ 前記円板状中央部分１８のセグメントは互い
   にねじ又は鋲で連結されることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかの１項
   に記載のガス冷却形高温原子炉。 ５ 前記支持部材２４の下端は前記高圧容器１の
   底部２５に埋め込まれる２又部２８になつている
   ことを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第
   ４項のいずれかの１項に記載のガス冷却形高温原
   子炉。 ６ 前記支持部材３０は、その下端に前記高圧容
   器１の底部２５に埋め込まれる管３２を有するこ
   とを特徴とする特許請求の範囲第１項ないし第３
   項のいずれかの１項に記載のガス冷却形高温原子
   炉。