JP2000338279A - 高速炉炉心用しゃへい体設置構造物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】炉心支持構造物をコンパクト化し、かつ冷却材
の流量配分を均一にして放射線照射による発熱を除去す
る。 【解決手段】炉心槽６の下部フランジ６ａに冷却材流路
孔30を設け、冷却材流路孔30の上方に位置して台座29を
設ける。台座29に炉心用しゃへい体５のエントランスノ
ズル５ａを着座させる。下部フランジ６ａの下方に下部
炉心支持構造部材７を設け、下部炉心支持構造部材７に
上部炉心支持板20と下部炉心支持板21を設ける。上部炉
心支持板20と下部炉心支持板21との間に冷却材導入管11
を取付ける。冷却材導入管11の上端は冷却材流路孔30に
連通している。冷却材導入管11は高圧プレナム12に位置
し、高圧プレナム12からの冷却材は冷却材導入管11の側
面オリフィス26から導入し、炉心用しゃへい体５に流入
して炉心用しゃへい体５を冷却する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は高速増殖炉（以下、
高速炉と記す）における原子炉容器内の炉心槽内に炉心
用しゃへい体を設置するための高速炉炉心用しゃへい体
設置構造物に関する。

【０００２】

【従来の技術】高速炉はプルトニウムを燃料に使用し、
冷却材に液体金属ナトリウムを使用しており、炉心で発
生した熱は炉心を循環する１次ナトリウムによって取出
され、中間熱交換器へと運ばれる。中間熱交換器で１次
ナトリウムの熱は２次ナトリウムに伝達され、蒸気発生
器によって蒸気を発生する。この蒸気がタービン発電機
を動かし発電を行う。

【０００３】炉心には多数体の炉心燃料がほぼ正六角形
状に配置され、炉心燃料の外側に径ブランケット燃料が
２列状態で配置され、径ブランケット燃料の外側に４列
状態で炉心用しゃへい体が配置されている。炉心燃料，
径ブランケット燃料および炉心用しゃへい体の外観形状
は殆ど同一であり、上部に六角柱状ハンドリングヘッド
を、ハンドリングヘッドの下部に六角筒状ラッパ管を、
ラッパ管の下部に冷却材を流入するエントランスノズル
を有している。炉心燃料には主炉停止系制御棒と後備炉
停止系制御棒が必要に応じて挿入される。

【０００４】これらの炉心燃料，径ブランケット燃料お
よび炉心用しゃへい体は原子炉容器内の下部炉内構造部
材の上部炉心支持板に接して装荷され、エントランスノ
ズルの下部を構成する円筒部は下部炉心支持板で支持さ
れている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】高速炉における炉心用
しゃへい体は炉心に装荷される炉心燃料の燃料集合体や
その他の炉心構成要素つまり径ブランケット燃料と同様
な形状としているため、炉心用しゃへい体を設置する範
囲全てに亘って上下炉心支持板が必要となる。したがっ
て、原子炉炉内構造物や原子炉容器の径が大きくなって
不経済であるとともに、これを保持する炉心支持構造物
の据付フランジ部が大きくなり、構造物の経年劣化等を
考慮した保全や取出し等の補修を考慮すると不利な課題
がある。

【０００６】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、その目的はコンパクトな高速炉を提供できる
ようにするとともに、炉心用しゃへい体に要求される冷
却機能を合理的にした冷却材供給機構を有する高速炉炉
心用しゃへい体設置構造物を提供することにある。

【０００７】また、本発明は高速炉の炉心構成時に炉心
用しゃへい体から内側に設置される径ブランケット燃料
等の炉心構成要素を容易に装荷できるとともに、各構成
部材を高速炉の規模に応じて適切に分割して着脱自在に
組立てることができる高速炉炉心用しゃへい体設置構造
物を提供することにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、原子
炉容器内に配列される多数の燃料集合体，ブランケット
集合体および炉心用しゃへい体からなる炉心が配置され
る炉心槽と、前記炉心の下方に設けられた高圧プレナム
および低圧プレナムと、前記炉心槽の下部を支持する下
部炉心支持構造部材と、この下部炉心構造部材を前記原
子炉容器内の下部鏡板内面に支持する円錐支持構造部材
と、前記高圧プレナムに位置して前記下部炉心支持構造
部材に上下一対に設けられた上部炉心支持板および下部
炉心支持板と、この上下一対の上部炉心支持板と下部炉
心支持板間に取着し前記高圧プレナムからの冷却材を流
入する複数の側面オリフィスを有する複数の冷却材導入
管と、前記炉心槽の下端部に設けられた前記複数の冷却
材導入管の上端と連通する流路孔を有する炉心槽下部フ
ランジと、この下部フランジに設けられた前記炉心用し
ゃへい体を着座させる複数の台座とを具備したことを特
徴とする。

【０００９】請求項１の発明によれば、上部炉心支持板
から上部のみに炉心用しゃへい体を設置して、従来炉心
用しゃへい体に必要であった上部炉心支持板に設けてい
た装荷用孔を設ける必要がないため、上部炉心支持板の
大きさを縮小でき、コンパクト化できる。

【００１０】請求項２の発明は、前記炉心槽の下部フラ
ンジに前記炉心用しゃへい体のエントランスノズルを着
座させる台座を設け、この台座の下方にオリフィス板を
設けてなることを特徴とする。

【００１１】請求項２の発明によれば、冷却材を高圧プ
レナムから冷却材導入管を導入して炉心用しゃへい体に
高圧で流入することができるので、冷却効果が優れると
ともに、オリフィス板により均一に冷却材流量を流すこ
とができる。

【００１２】請求項３の発明は、前記冷却材導入管に設
けた前記側面オリフィスを設けることなく、前記冷却材
導入管の下端部を前記低圧プレナムと連通するととも
に、前記低圧プレナムからの冷却材を前記冷却材導入管
に流入して流量調節する下部オリフィス板を設けてなる
ことを特徴とする。

【００１３】請求項３の発明によれば、低圧プレナムか
ら冷却材を冷却材導入管内に導入して炉心用しゃへい体
に流入するので、均一に冷却材を流すことができる。ま
た、冷却材導入管に側面オリフィスや平面オリフィスを
設ける必要がないので、冷却材導入管の構造を単純化で
きる。

【００１４】請求項４の発明は、前記炉心槽の下部フラ
ンジに前記炉心用しゃへい体のエントランスノズル円筒
部を挿入する円筒状長尺座を突出して垂直方向に設けて
なることを特徴とする。

【００１５】請求項４の発明によれば、炉心槽の下部フ
ランジから立ち上げたエントランスノズルとほぼ同様の
長さを有する長尺座を設けて、この長尺座に炉心用しゃ
へい体のエントランスノズルを着座させる。これによっ
て、エントランスノズル円筒部との嵌め合いが長くな
り、炉心用しゃへい体の自立が容易となる。

【００１６】請求項５の発明は、前記円筒状長尺座の上
下両端部に座上部フランジと座下部フランジを設け、前
記炉心槽の下部フランジと前記下部炉心支持構造部材と
の間に第２の下部フランジを設け、この第２の下部フラ
ンジの上部に前記円筒状長尺座の前記座下部フランジに
ボルト締結してなることを特徴とする。

【００１７】請求項５の発明によれば、炉心槽の下部フ
ランジに設ける多流路および自立のための長尺座をそれ
ぞれ炉心槽から分離し、支持部材と機械的に締結するこ
とにより、高速炉の規模に応じて各部品の供給に関する
選択が容易となる。

【００１８】

【発明の実施の形態】図１から図３により本発明に係る
高速炉炉心用しゃへい体設置構造物の第１の実施の形態
を説明する。図１中、符号１は原子炉容器で、この原子
炉容器１内には炉心２が設置されている。炉心２は炉心
燃料３，径ブランケット燃料４，炉心用しゃへい体５が
配置されたもので、全体的に正六角形状を構成してい
る。炉心燃料には主炉停止系制御棒と後備炉停止系制御
棒が挿入されている。炉心用しゃへい体５は可動しゃへ
い体とも呼ばれている。

【００１９】炉心用しゃへい体５の外側は炉心槽６で包
囲されており、炉心槽６の下面には下部炉心支持構造部
材７が設けられている。下部炉心支持構造部材７は原子
炉容器１の下部鏡板８に円錐形支持構造部材９によって
支持されている。

【００２０】下部支持構造部材７内には炉心燃料３およ
び径ブランケット燃料４と連通する連通管10と、炉心用
しゃへい体５と連通する冷却材導入管11が設けられてい
る。連通管10および冷却材導入管11が設けられた部位は
高圧プレナム12を形成し、この高圧プレナム12の下方に
位置する部位は低圧プレナム13を形成している。

【００２１】炉心槽６の上部は炉心槽支持板14により原
子炉容器１の内壁面に支持されている。原子炉容器１の
上端開口部は容器蓋15が設けられて閉塞し、容器蓋15に
は炉心上部機構16が設置され、炉心上部機構16の下部は
容器蓋15を貫通して炉心２の上面近傍まで達している。
また、容器蓋15を貫通して円錐形支持部材９に連通する
炉内配管17が設けられている。

【００２２】原子炉容器１内には冷却材として液体ナト
リウム（以下、冷却材と記す）18が充填され、冷却材18
の液面上は上部プレナム19となっており、上部プレナム
19は不活性ガス雰囲気となっている。

【００２３】図１中のＡ部を拡大して図２に示すように
下部炉心支持構造部材７の内側には上部炉心支持板20と
下部炉心支持板21が水平方向に設けられている。下部炉
心支持板21上に下部ガイド22が載置され、下部ガイド22
は下部炉心支持構造部材７にボルト締結23によって締め
付けられて固定している。

【００２４】下部ガイド22の上面に形成した凹部に冷却
材導入管11の下部端栓24が嵌め込まれ、冷却材導入管11
の上端部は上部炉心支持板20に設けた孔25に嵌め込まれ
ている。冷却材導入管11は下部に複数の側面オリフィス
26と、中間部から上方に亘りほぼ等間隔に複数の平面オ
リフィス27が設けられている。複数の平面オリフィス27
は交互に千鳥状となる流路孔28が設けられている。

【００２５】炉心槽６の下部フランジ６ａには冷却材導
入管11の上端開口と連通する大径の冷却材流路孔30が形
成され、この冷却材流路孔30に連通して下部フランジ６
ａに炉心用しゃへい体５のエントランスノズル部５ａを
着座させる台座29が設けられている。

【００２６】冷却材流路孔30は図３の平面図に示すよう
に炉心槽６の下部フランジ６ａの内部を仕切って周方向
に連通するように設けられている。複数の冷却材導入管
11から導入する冷却材は複数の冷却材導入管11の位置か
ら冷却材流路孔30に流入し、冷却材流路孔30の上方に設
置される炉心用しゃへい体５のエントランスノズル５ａ
を通して炉心用しゃへい体５内に供給される。

【００２７】なお、炉心用しゃへい体５の外観形状は炉
心燃料３または径ブランケット燃料４と同様に頂部に六
角柱状ハンドリングヘッドと、この下部に六角筒状ラッ
パ管と、ラッパ管の下部に膨出したエントランスノズル
の着座部と、この着座部の下部に円筒状エントランスノ
ズルを備えている。

【００２８】冷却材導入管11は下部炉心支持部材７の高
圧プレナム12に開口しており、冷却材導入管11に設けた
側面オリフィス26および平面オリフィス27により所定の
流量調節を行い冷却材を冷却材流路孔30に導くことがで
きる。なお、冷却材の各プレナム間の漏れを防止するた
め、圧力の異なる部位に設置される部材間にはシール部
材を設けている。

【００２９】本実施の形態によれば、上部炉心支持板20
から上部にのみ炉心用しゃへい体６を着座させる台座29
を設けて、この台座29に炉心用しゃへい体６を装荷する
構造となっている。

【００３０】したがって、従来炉心用しゃへい体６を装
荷するために上部炉心支持板20に設けていた装荷用孔を
省略することができるので、その装荷用孔分の面積が不
要となり、上部炉心支持板20の大きさを縮小してコンパ
クト化できる。

【００３１】また、高圧プレナム12から冷却材を側面オ
リフィス26を通して冷却材導入管11に流入し、冷却材流
路孔30へ導き、直接炉心用しゃへい体５に流入できるの
で、冷却材の流量を十分確保することができる。よっ
て、合理的な冷却材供給機構を得ることができる。

【００３２】つぎに、図４により本発明に係る高速炉炉
心用しゃへい体設置構造物の第２の実施の形態を説明す
る。なお、図４中、図２と同一部分には同一符号を付し
て重複する部分の説明は省略する。

【００３３】本実施の形態が第１の実施の形態と異なる
点は炉心槽６の下部フランジ６ａに炉心用しゃへい体５
のエントランスノズル５ａを着座させる台座29の下方に
オリフィス板31と、このオリフィス板31を固定するオリ
フィス固定具31ａを設けたことにある。

【００３４】本実施の形態によれば、第１の実施の形態
の作用効果のほかにオリフィス板31を設けることによ
り、冷却材の流量調節機構となるとともに均一な冷却材
の流量配分を行うことができる。

【００３５】つぎに図５により本発明に係る高速炉炉心
用しゃへい体設置構造物の第３の実施の形態を説明す
る。なお、図５中、図２と同一部分には同一符号を付し
て重複する部分の説明は省略する。

【００３６】本実施の形態が第１の実施の形態と異なる
点は、冷却材導入管11ａに側面オリフィス26と平面オリ
フィス27を設けることなく、前記冷却材導入管11ａの下
端部を低圧プレナム13と連通するように下部ガイド22ａ
に冷却材導入孔32を設け、また冷却材導入管11ａ内の下
部に冷却材の流量調節を行う下部オリフィス板33を設け
たことにある。

【００３７】本実施の形態によれば、冷却材は低圧プレ
ナム13から冷却材導入孔32を通って下部オリフィス板33
で流量調節されて冷却材導入管11ａ内に流入し、冷却材
流路孔30から炉心用しゃへい体５内に流入する。これに
より、全体流量の確保を十分達成できるとともに、冷却
材の各炉心用しゃへい体への供給についても合理的な冷
却材供給機構を得ることができる。

【００３８】つぎに図６により本発明に係る高速炉炉心
用しゃへい体設置構造物の第４の実施の形態を説明す
る。なお、図６中、図２と同一部分には同一符号を付し
て重複する部分の説明は省略する。

【００３９】本実施の形態が第１の実施の形態と異なる
点は、炉心用しゃへい体５のエントランスノズル円筒部
５ｂを挿入する同心円状円筒形長尺座34を下部フランジ
６ａの上面に突出して垂直方向に設けたことにある。長
尺座34は上端部に座上部フランジ35が設けられ、この座
上部フランジ35に炉心用しゃへい体５のエントランスノ
ズル５ａが着座し、エントランスノズル円筒部５ｂは長
尺座34内に挿入されて、その下端部は冷却材流路孔30に
連通する。

【００４０】本実施の形態によれば、炉心用しゃへい体
５を装荷する孔と、設置用座を上方に延伸させることに
より、他の炉心構成要素の装荷を妨げることのないよう
に自立することができる。

【００４１】つぎに図７により本発明に係る高速炉炉心
用しゃへい体設置構造物の第５の実施の形態を説明す
る。なお、図７中、図６と同一部分には同一符号を付し
て重複する部分の説明は省略する。

【００４２】本実施の形態が第４の実施の形態と異なる
点は、炉心槽６の下部フランジ６ａと下部炉心支持構造
部材７との間に第２の下部フランジ38を設けるととも
に、長尺座34の上端に座上部フランジ35を設け、下端に
座下部フランジ36を設けたことにある。

【００４３】第２の下部フランジ38は取付ボルト39によ
り下部炉心支持構造部材７の上面に固定され、第２の下
部フランジ38の上面に長尺座34を載置し、座下部フラン
ジ36をボルト37で下部フランジ38に締め付け固定する。
長尺座34の座上部フランジ35に炉心用しゃへい体５のエ
ントランスノズル５ａが着座し、エントランスノズル円
筒部５ｂが長尺座34内に挿入する。

【００４４】本実施の形態によれば、炉心用しゃへい体
５を炉心槽６の下部フランジ６ａに着座させることな
く、炉心用しゃへい体５を着座させるための長尺座34を
第２の下部フランジ38にボルト37締めにより固定し、第
２の下部フランジ38を下部炉心支持構造部材７に取付ボ
ルト39で締め付けて着脱自在に締結している。

【００４５】したがって、長尺座34を下部フランジ６ａ
とは別の構造部材とし機械的に締結して組立を容易に
し、下部フランジ６ａの肉厚を薄くすることにより、炉
心槽６を軽量化できるとともに、高速炉の規模に応じた
設計が容易となり、経済的でかつ信頼性を向上できる。

【００４６】

【発明の効果】本発明によれば、下部炉心支持構造部材
内に炉心用しゃへい体の支持部を挿入しないため、炉心
用しゃへい体全体の支持を行う下部フランジ部を含め下
部炉心支持部材の外径を大幅に縮小することができる。
したがって、炉心支持構造物全体をコンパクトにできる
とともに、原子炉構造全体もコンパクトにすることがで
きる。

【００４７】また、このコンパクト化により炉心支持構
造物全体の保全，補修を必要とされる際に、炉心支持構
造物を原子炉上部に取出すことが容易になるとともに、
炉心支持構造物をコンパクト化したことによる必要器材
に対する不必要な大型化を避けることができる。

【００４８】炉心用しゃへい体への冷却材の供給は、複
数本の冷却材導入管を介して高圧プレナムまたは低圧プ
レナムから行うが、各々所定の流量となるように、冷却
材導入管内部に流量調節用オリフィスを設けることによ
り、全体流量の確保を十分達成できる。また、冷却材の
各炉心用しゃへい体への供給についても、炉心槽の下部
フランジの下面に周方向に連結した流路孔を設けること
により合理的な冷却材供給機構を得ることができる。

【００４９】さらに、供給される冷却材が炉心用しゃへ
い体毎に均一となるように、炉心用しゃへい体の下部に
必要に応じて流量調節用オリフィスを設けることによ
り、冷却材流量の不均一によって炉心用しゃへい体が変
形して、炉心の幾何学的形状に悪影響を及ぼすことを防
止できる。

【００５０】なお、高速炉の規模に応じて、炉心槽の製
造に際して部品の分割や統合が設計された場合でも、そ
れぞれの部品に分割してそれ相応に機能が発揮でき、経
済的でかつ信頼性を有する炉心用しゃへい体設置構造物
を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る高速炉炉心用しゃへい体設置構造
物の第１の実施の形態を説明するための原子炉の縦断面
図。

【図２】図１におけるＡ部拡大図。

【図３】図２における炉心槽の下部フランジの要部を拡
大して示す平面図。

【図４】本発明に係る第２の実施の形態の要部を示す縦
断面図。

【図５】本発明に係る第３の実施の形態の要部を示す縦
断面図。

【図６】本発明に係る第４の実施の形態の要部を示す縦
断面図。

【図７】本発明に係る第５の実施の形態の要部を示す縦
断面図。

【符号の説明】

１…原子炉容器、２…炉心、３…炉心燃料、４…径ブラ
ンケット燃料、５…炉心用しゃへい体、５ａ…エントラ
ンスノズル、５ｂ…エントランスノズル円筒部、６…炉
心槽、６ａ…下部フランジ、７…下部炉心支持構造部
材、８…下部鏡板、９…円錐形支持構造部材、10…連通
管、11…冷却材導入管、12…高圧プレナム、13…低圧プ
レナム、14…炉心槽支持板、15…容器蓋、16…炉心上部
機構、17…炉内配管、18…冷却材、19…上部プレナム、
20…上部炉心支持板、21…下部炉心支持板、22…下部ガ
イド、23…ボルト、24…上部端栓、25…孔、26…側面オ
リフィス、27…平面オリフィス、28…流路孔、29…台
座、30…冷却材流路孔、31…オリフィス板、31ａ…オリ
フィス固定具、32…冷却材導入孔、33…下部オリフィス
板、34…長尺座、35…座上部フランジ、36…座下部フラ
ンジ、37…ボルト、38…第２の下部フランジ、39…取付
ボルト。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子炉容器内に配列される多数の燃料集
   合体，ブランケット集合体および炉心用しゃへい体から
   なる炉心が配置される炉心槽と、前記炉心の下方に設け
   られた高圧プレナムおよび低圧プレナムと、前記炉心槽
   の下部を支持する下部炉心支持構造部材と、この下部炉
   心構造部材を前記原子炉容器内の下部鏡板内面に支持す
   る円錐支持構造部材と、前記高圧プレナムに位置して前
   記下部炉心支持構造部材に上下一対に設けられた上部炉
   心支持板および下部炉心支持板と、この上下一対の上部
   炉心支持板と下部炉心支持板間に取着し前記高圧プレナ
   ムからの冷却材を流入する複数の側面オリフィスを有す
   る複数の冷却材導入管と、前記炉心槽の下端部に設けら
   れた前記複数の冷却材導入管の上端と連通する流路孔を
   有する炉心槽下部フランジと、この下部フランジに設け
   られた前記炉心用しゃへい体を着座させる複数の台座と
   を具備したことを特徴とする高速炉炉心用しゃへい体設
   置構造物。
2. 【請求項２】 前記炉心槽の下部フランジに前記炉心用
   しゃへい体のエントランスノズルを着座させる台座を設
   け、この台座の下方にオリフィス板を設けてなることを
   特徴とする請求項１記載の高速炉炉心用しゃへい体設置
   構造物。
3. 【請求項３】 前記冷却材導入管に設けた前記側面オリ
   フィスを設けることなく、前記冷却材導入管の下端部を
   前記低圧プレナムと連通するとともに、前記低圧プレナ
   ムからの冷却材を前記冷却材導入管に流入して流量調節
   する下部オリフィス板を設けてなることを特徴とする請
   求項１記載の高速炉炉心用しゃへい体設置構造物。
4. 【請求項４】 前記炉心槽の下部フランジに前記炉心用
   しゃへい体のエントランスノズル円筒部を挿入する円筒
   状長尺座を突出して垂直方向に設けてなることを特徴と
   する請求項１記載の高速炉炉心用しゃへい体設置構造
   物。
5. 【請求項５】 前記円筒状長尺座の上下両端部に座上部
   フランジと座下部フランジを設け、前記炉心槽の下部フ
   ランジと前記下部炉心支持構造部材との間に第２の下部
   フランジを設け、この第２の下部フランジの上部に前記
   円筒状長尺座の前記座下部フランジにボルト締結してな
   ることを特徴とする請求項４記載の高速炉炉心用しゃへ
   い体設置構造物。