JPS6371691A - 高速増殖炉の炉心上部機構 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、炉心から流出する冷ＴＪＩ材を整流づ−る
整流装置が取り付；ノられた高速増殖炉の炉心上部機構
に関する。

（従来の技術） 高速増殖炉の炉心上部機構は制御棒、制郊捧駆動機構、
ルＩＩ　ｆｌｉｔ！棒案内管、ｊｊよび計測フィンガ・
））びに整流装置等を装備して構成される。第６図に示
すように、整流装置１は炉心上部機構２の継胴３の下部
に取り付けられ、上記他の機器は継１￥４３の内部に収
納される。

整流装置１は、炉心から流出した冷却材を整流装置１の
案内板５の板面に沿って移動させて流れを整えるもので
ある。整流装置１の上板７は、第７図に詳細に示すよう
に、ボルト９によって継胴３の下部に固定される。この
上板７によって、整流装置１が継胴３に支持される。

（発明が解決しようとする問題点） 原子炉スクラム時に冷却材温度が急激に変化した場合、
炉心上部機ｖ４２の外部の冷７Ｊ］材は、温度が急激に
低下するが、内部の冷７ＪＩ　４４　ｉＪ度は外部の冷
却材温度に追従せず高温状態に維持される。

したがって、継１＆４３および上板７のそれぞれの内外
において、冷却材に温１立差が生ずる。この温度差によ
って、継１１１１３および上板７には板厚方向の熱変形
が生ずる。ところが、継＋１１３および上板７はボルト
９によって固定されているため、上記熱変形が拘束され
、継胴３　Ｊ３よび上板７に大ぎな熱応ノｊが生ずるお
それがある。

また、地震時に上板７から継胴３へ作用づる水平方向の
荷重は、継胴３のインロ一部１１により継胴３へ伝達さ
れるが、この地震による荷重を継ｌ１１３へ確実に伝達
するためには、さらにボルト９の締付力が充分保持され
ていることが必要となる。

しかしながら、液体金属冷却型高速増殖炉の場合、冷却
材温度が５００℃を超えることから、継胴３、上板７お
よびボルト９８の部材に生ずるクリープや応力緩和（リ
ラクゼーシ］ン）による挙動が無視できない程麿となる
。そのため、原子炉の設泪ズを命末期までの長期間に亘
ってボルト９の締付フッを充分保持することは烈しく、
炉心上部機４％　２の耐＃性が低下するおそれがある。

この発明は、上記事実を考慮してなされものであり、冷
７’Ｊｌ材の潟ｊなが急変しでも熱応力を適正な値以下
に維持することができるとともに、高温下で長期間使用
されても整流装置の取付部に緩みが生ぜず、耐震機能を
向上させることができる高速増殖炉の炉心上部機構を提
供することを目的とづる。

（発明の構成〕 （問題点を解決するための手段） この発明は、制御棒駆動機構等を内包する継胴の下部に
整流装置が取り付けられた高速増殖炉の炉心上部機構に
おいて、上記継胴下部がａ内胴と厚肉胴から構成され、
この薄肉用が整流装置の上板に一体に結合されるととも
に、この上板は上記厚肉胴に対し前記継胴の径方向に当
接可能に設けられたｂのである。

（作用） したがって、この発明に係る高速増殖炉の炉心上部機構
は、薄肉１５４によって継胴に生ずる熱応力を低減させ
るとともに、薄肉ｊシによって整流根の上板に生じた熱
変形を吸収し上板に生ずる熱応力を緩和させる。また、
この炉心上部機４２４は、薄肉ｙと上板とを一体構成と
したことから、整流装置の取付部が？５渇玲７Ｊ］祠中
に長明間浸されてもクリープ等の挙ｖＪによって取付部
に緩みが生じない。

さらに、この炉心上部機構は、地震等によって生ずる上
板の水平方向荷重を厚肉胴が支持するようにしたもので
ある。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、この発明に係る高速増殖炉の炉心上部１ｊ！
！構における一実施例の要部を破断して示す側面図、第
３図は第１図の第１実膿例が適用された高速増殖炉を示
す断面図である。

第３図に示すように、一般に、高速増殖炉１３は液体ノ
ー［・リウム等の液体金属を冷７Ｊ］材１４として使用
する。この冷却材が原子か容器１５内に充填される。こ
の原子炉容器１５の上端は遮蔽プラグ１７によって閉塞
され、また原子炉容器１５内に炉心１９が収容される。

、液体ナトリウム等の冷ｕｌ材１４は原子炉容器１５下
部の冷７Ｊ］材入［］２１から流入し、炉心１９内を上
方に流れて加熱され、冷却材出口２３から流出するよう
構成される。

″ａ蔽プラグ１７には炉心上部機構２５が取り付（）ら
れる。この炉心上部機構２５は制御棒、制御捧駆動機横
２７、制御棒案内管２９および計測フィンガ３１並びに
整流装置３３を有して構成される。計測フィンガ３１は
、炉心１９から流出した冷却材１４の温度および流速等
を計測する。また、整流５Ａ置３３は炉心１９から流出
した冷却材１４を整流する。

上記制御棒、制御棒駆動機構２７およびυ１ｗ棒案内管
２９並びに計測フィンガ３１は、円筒状をなす遮蔽胴３
５および継胴３７内に収容される。

遮蔽胴３５は遮蔽プラグ１７内に配設され、この遮蔽胴
３５の下端に継胴３７が取り付けられる。

継胴３７は、第１図に示すように、熱遮蔽板３９により
覆われて保護される。

一方、上記整流装置３３は継胴３７の下端部に取り付け
られる。この整流装置３３は、継胴３７に取り付けられ
る上板４１と、熱遮蔽板３つの下端部に取り付けられ円
錐形状に形成された案内板４３と、制御棒案内管２９を
介して上板４１に連結された下板４５を有して構成され
る。この下板４５には多数の孔が開口される。したがっ
て、整流装置３３は、炉心１９（第３図）から流出した
冷却材１４を下板４５の多数の孔を通過させて案内板４
３へ導き、この案内板４３の面に沿って移動させること
により、冷却材１４の流れを整える。

整流装置３３の取付部としての継胴３７下部および上板
４１は、第２図に示すように構成される。

つまり、継胴３７の下部ｔよ、博肉胴としての外胴４７
と厚肉胴としての内胴４９に分岐して形成される。外胴
４７および内胴４９と継Ｉｎ　３７本体との接合部は、
形状が急変しないように形成されて、応力集中が生じな
いよう考慮される。

外胴４７は、上板４１に溶接等により一体に結合して構
成される。したがって、外胴４７の肉厚は、上板４１を
含めたＶ流装置３３の荷重を支持し得るように構成され
れば充分であり、継１（３７本体の如く、地震時の荷重
に耐え１りる強度までは必要ない。そのため、外１（４
７は、継胴３７本体に比べ薄肉に形成される。

また、外胴４７には、イの周方向に複数の連通孔５１が
開口される（第１図参照）。この連通孔５１は、外ｇ４
４７および内胴４９に囲まれた空間５３と外胴４７の外
部とを連通するものであり、これにより、空間５３内の
冷却材温度が外ＪＪ１４７外部の冷却材温度に追従可能
に設けられる。なお、この連通孔５１の形成によっても
、外胴４７は整ｖｌ装買３３の荷重に対し充分な強度を
維持し得るよう構成される。

上板４１には、その周縁部近傍にリング形状の振止め部
５５が形成される。この振止め部５５は鉛直方向上方に
突設され、内胴４９の下端内周面に当接可能に設けられ
る。したがって、この振止め部５５を介し、上板４１に
作用する水平方向の地震荷重等が内胴４９へ伝達される
。内１）４４９は、このような地震？ｉＸｉ重に耐え得
る肉厚に構成される。

次に、作用を説明する。

ＣＩ）原子炉スクラム時等に冷却材温度が急激に変化し
た場合。

この場合、炉心上部機構２５の外部の冷却材は温度が急
激に低下するが、内部の冷０１材ン晶度は外部の冷却材
温度に追従せず、炉心上部機構２５の内部と外部とで冷
却材の温度差が茗しい。

このうち、外胴４７が薄肉で、そのうえ連通孔５１が形
成されていることから、炉心上部機構２５の外部の冷却
材と空間５３内の冷却材には温度差が殆ど生じない。し
たがって、外胴４７に生ずる熱応力を極めて低く抑える
ことができる。

また、内胴４９の内側の冷却材は、空間５３内の冷却材
に比べ高温であり、両冷却材に温度差が生ずる。この温
度差に起因して、内ｙＡ４９は外側つまり外ｒｋ４４７
の方向へ熱変形】る。このとき、内１胴４９の下端内周
面が振止め部５５に当接可能に構成されるものの、その
外周面が外１１４４７どの間に空間５３を有して配置さ
れるため、内Ｉｊ１４９の上記熱変形は何ら拘束を受け
ることがない。したがって、内胴４９に生ずる熱応力は
問題にならない程度に低いものとなる。

さらに、炉心上部機構２５の内外の冷ＩＪｌ材温度差に
より、上板４１はその中央部が凸に湾曲するよう熱変形
する。ところが、外胴４７が薄肉に形成されることから
、上板４１の上記熱変形に応じて外胴４７が変形する。

そのため、上板４１の熱変形は何ら拘束されることがな
い。その桔采、上板４１に生ずる熱応力が茗しく緩和さ
れる。このとき、外胴４７が上記変形によって応力を生
ずるが、薄肉であるためその発生応力は問題にならない
程度に低い。

（Ｉ［）ｉ温冷用材中に長期間浸された場合。

外胴４７と上板４１とが溶接等により一体に結合されて
いるため、長期間高温冷却材中に浸されても、これらの
上板４１と外胴４７との結合部にクリープや応力緩和（
リラクゼーション）等による変形が生じない。故に、整
流装置３３の取付部に緩みが生ずることがない。

（ＤＩ）地な力等の水平方向荷重が上板４１に作用した
場合。

地震時等には整流装２１ｆ３３に水平り向の加速度が生
じ、この加速度によって上板４１に水平方向荷重が付加
される。この荷重は、振止め部５５を介し内ＩＩ（４９
へ伝達される。ここで、内胴４９が過大な水平方向荷重
に対しても耐え得る肉厚であり、また整流装ｖ！３３の
取付部に緩み等が生じないことから、内Ｊｕ４９によっ
て水平方向荷重を確実に支持することができる。その結
果、従来と同様の耐震強度を１りることができる。゛第
４図はこの発明に係る高速増殖炉の炉心上部機構におけ
る第２実ｆｆ１例を示す要部断面図である。

この第４図において第２図と同様な部分は同一の符号を
付すことにより説明を省略する。

この第２実浦例が第１実施例と異なる点は、上板５７の
周縁部にコニカルジヨイント１２５９が形成され、コニ
カルジヨイント部５９に外胴６１が一体に結合されたこ
とである。つまり、上板５７における振止め部５５外側
の周縁には、鉛直方向下方に向って拡径する円錐形状の
コニカルジヨイント１５９が形成される。このコニカル
シ３イン］・部５９は外胴′ｆ１６１とほぼ同一の肉厚
に形成される。一方、外胴６１は上板５７の図における
下面位ｄまで延在され、その先端部がコニカルジヨイン
ト部５９の先端部に溶接等の手段で一体に結合される。

したがって、この第２実施例では、上板５７の熱変形を
外胴６１およびコニカルジヨイント部５９の変形によっ
て吸収できるため、上板５７の熱変形により生ずる熱応
力を第１実施例の場合に比べて一層緩和することができ
る。また、円錐形のコニカルジヨイント部５９が存在す
ることから、上板５７に水平方向荷重が作用しても、こ
の水平方向荷重に耐えることができ、耐震強度を維持す
ることができる。

なお、第２実施例ではコニカルジヨイント部５９が鉛直
方向下方に拡間する円錐形状のものにつき説明したが、
鉛直方向上方に向って拡開する円錐形状のコニカルジヨ
イント部であってもよい。

さらに、第１および第２実施例では、外１１４４７　。

６１に連通孔５１が形成されるものにつき説明したが、
この連通孔５１が形成されないものであってもよい。こ
の場合も、外胴４７，６１が薄肉に構成されることから
、外１１４７．６１外部と空Ｇｆ１５３内の冷却材の温
度差を僅少にすることができる。その結果、外ｙＡ４７
．６１に生ずる熱応力を低減することができる。

第５図はこの発明に係る高速増殖炉の炉心上部Ｉ構にお
・プる第３実論例を示す要部断面図である。

この第５図にＪ’５いても第２図と同様な部分は同一の
符号を付す。この第３実施例では、継１１１３７の下部
が厚肉の外胴６３と薄肉の内胴６５とから構成され、薄
肉の内１ｊｉ６５が上板６７に溶接等によって一体に結
合される。厚肉の外胴６３の下部は振止め部６９とされ
、上板６７の外周面に当接可能に設けられる。

したがって、この実施例によれば、炉心上部機構２５外
部の冷却材温度が急派に低下し、外胴６３の下部が外側
に向って熱変形しても、この熱変形が何ら拘束されない
ので、外胴６３に熱応力が生じない。また、外胴６３と
内胴６５に囲まれた空間７１ど内胴６５内との冷却材に
は温度差が生じないため、内用６５に熱応力が生ずるこ
ともない。外胴６３の上記熱変形によって、空間７１と
内用６５内の冷却材湿度に差が生じても、内胴６５が薄
肉であるため、その差は著しいものではなく、内）（６
５の熱応力を低く抑えることができる。

さらに、内１１６５と上板６７とが一体に結合されてい
るため、長期間高温冷却材中にあっても整流装置３３の
取付部に緩みが生ぜず、また、上板６７に作用する地震
荷重等の水平方向荷重を振止め部６９によって支持する
ことから、地震性能を維持し向上させることができる。

なお、第１、第２および第３実施例においては内胴４９
と振止め部５５、振止め部６９と上板６７とが平坦面あ
るいは傾斜面によって当接するものにつき説明したが、
これらの部材の当接面が対向する凸面形状に形成される
ものであってもよい。

このような形状にした場合には、上板４１．５７゜６７
が熱変形しても、振止め部５５と内胴６５等の当接部に
おいてコンスタントな当り面を形成することができる。

さらに、上記の振止め部５５と内胴６５．１辰止め部６
９と上板６７との当接面に表面硬化処理を施したり摺動
部材を設置して、高温条件下におけるこれらの部材の融
着を防止するようにしてもよい。

（発明の効果〕 以上のように、この発明に係る高速増殖炉の炉心上部機
構によれば、Ｉ胴下部が薄肉胴と厚肉屓から構成され、
薄肉胴が整流装置の上板に一体に結合されるとともに、
この上板が厚肉胴に対し継胴の径方向に当接可能に設け
られたことから、冷ｉＪＩ材の温度が急変しても適切な
値以下に維持することができるとともに、８温下で長時
間使用されても整流装置の取付部に綴みが生ぜず、耐震
性能を向上させることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る高速増殖炉の炉心上部機構にお
ける第１実施例の要部を破断して示す側面図、第２図は
第１実施例の要部断面図、第３図は第１実施例が適用さ
れた高速増殖炉を示１ｊ断面図、第４図は第２実施例を
示す要部断面図、第５図は第３実施例を示す要部断面図
、第６図は従来の高速増殖炉の炉心上部ｉ横における要
部を破断して示す側面図、第７図は第６図の要部断面図
である。 １３・・・高速増殖炉、２５・・・炉心上部機構、２７
・・・制御棒駆動機構、３３・・・整流装置、３７・・
・継胴、４１・・・上板、４７・・・外胴、４９・・・
内胴、５１・・・連通孔、５５・・・撮止め部、５９・
・・コニカルジヨイント部。 出願人代理人　　　波　多　野　　　久第８図 第７図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、制御棒駆動機構等を内包する継胴の下部に整流装置
   が取り付けられた高速増殖炉の炉心上部機構において、
   上記継胴下部が薄肉胴と厚肉胴から構成され、この薄肉
   胴が整流装置の上板に一体に結合されるとともに、この
   上板は上記厚肉胴に対し前記継胴の径方向に当接可能に
   設けられたことを特徴とする高速増殖炉の炉心上部機構
   。 ２、薄肉胴が外胴で厚肉胴が内胴であり、整流装置の上
   板には振止め部が突設され、この振止め部が上記内胴の
   下端内周面に当接可能に設けられた特許請求の範囲第１
   項記載の高速増殖炉の炉心上部機構。 ３、薄肉胴が内胴で厚肉胴が外胴であり、この外胴の下
   端内周面に整流装置の上板が当接可能に設けられた特許
   請求の範囲第１項記載の高速増殖炉の炉心上部機構。 ４、外胴にはその周方向に連通孔が形成された特許請求
   の範囲第２項記載の高速増殖炉の炉心上部機構。 ５、外胴はコニカルジョイント部を介して整流装置の上
   板に一体に結合された特許請求の範囲第２項または第４
   項記載の高速増殖炉の炉心上部機構。