JP2011075490A - 液体金属冷却型原子炉 - Google Patents

Abstract

【課題】原子炉ならびにその周辺の機器配置が極めて容易で、機器の保守・補修を容易に行えるようにする。
【解決手段】原子炉容器１内を通過した一次冷却材を熱交換器に導く一次冷却材出口配管１０と熱交換器から流出した一次冷却材を導く一次冷部材入口配管１５とを設け、入口配管は原子炉容器内の炉心外周部に設けられた水平仕切り板１７を貫通して配置し、水平仕切り板を貫通して配設された電磁式一次冷却材循環ボンプ８は、その本体下部において液体金属を上向きに吸引する円環状流路２０を有し、電磁式一次冷却材循環ボンプの本体中央部に設けた吐出し円管２２から最底部において、炉心側と連通する連絡配管９に接続する。
【選択図】 図１

Description

本発明はナトリウム等の液体金属を冷却材として用いる液体金属冷却型原子炉に係り、特に原子炉容器に複数基設置される一次冷却材循環ポンプに電磁式ポンプを適用し、原子炉容器の小型化および機器の保守・補修の容易化等を図った液体金属冷却型原子炉に関する。

図１１および図１２を参照して、従来の液体金属冷却型原子炉の構成を説明する。

図１１は液体金属冷却型原子炉の全体構成を示す縦断面図（図１２のＡ−Ａ線断面図）であり、図１２は同原子炉の横断面図（図１１のＢ−Ｂ線断面図）である。

図１１および図１２に示すように、原子炉容器４１内には炉心４２が収容されており、この炉心４２は炉心支持板４３に支持されている。炉心４２の上方には炉心上部プレナム４４が形成されており、炉心４２の下方には炉心下部プレナム４５が形成されている。

原子炉容器４１の中央部上面には開口部６０が形成してあり、この開口部６０は遮蔽プラグ４６によって閉塞されている。遮蔽プラグ４６の下面には、炉心４２の上面に対向して炉心上部機構４７が設けられている。

また、炉心４２の外周囲には複数、例えば４基の一次冷却材循環ポンプ４８が環状に配設されており、これらの一次冷却材循環ポンプ４８の下端部は炉心支持板４３に取付けられて、炉心４２側と連通する炉心連絡配管４９に接続されている。

炉心上部プレナム４４には、一次冷却材出口配管５０の一端部に一次冷却材流出口５１ａが配置してあり、一次冷却材出口配管５０の他端部５１ｂは中間熱交換器５２に接続されている。中間熱交換器５２には、二次冷却材の入出用として二次冷却材入口配管５３と二次冷却材出口配管５４とが設けられ、二次冷却材との熱交換を経た一次冷却材を炉心下部プレナム４５に供給するための一次冷却材入口配管５５が中間熱交換器５２から炉心下部プレナム４５まで延設されている。

原子炉容器４１内に配設された一次冷却材入口配管５５の部分はスタンドパイプ５６に内蔵されており、このスタンドパイプ５６は、炉心支持板４３の外周面から原子炉容器４１の内面に沿って設けられた水平仕切り板５７および水平バッフル板５８によって形成される中間プレナム５９を貫通し、スタンドパイプ５６の下端開口部は炉心下部プレナム４５内に位置している。また、一次冷却材循環ポンプ４８はスタンドパイプ５６に内蔵されている。

特開昭６１−２０２１８９号公報 特開２０００−１８０５７１号公報

上述した従来例による液体金属冷却型原子炉は、比較的簡易であるとともに原子炉容器が小形化され、機器の保守および補修等が容易で、二次冷却材の放射化回避も容易な原子炉とされている。しかし、原子炉容器に複数基設置されている一次冷却材ポンプは、その型式が機械式であるか電磁式であるかについて明示されていない。

液体金属冷却型原子炉の炉心から出た一次冷却材は、炉心上部プレナムから一次冷却材出口配管、中間熱交換器および一次冷却材入口配管を介して一次冷却材循環ポンプの吸込み部に到達する。このような配管構成による流路の圧力損失と等価な液頭分だけ、ポンプの吸込みに寄与するスタンドパイプ内の液位は、原子炉容器内の炉心上部プレナム液位から下降する。この値は有に数ｍ以上に及ぶ。

機械式ポンプにおいては、炉心連絡配管に向けて下部吐出しを行う流路構成の制約もあり、一次冷却材循環ポンプの吸込口が下降する。これに伴い羽根車および回転軸受部、ならびに吐出口の下降を必要とする。この結果、駆動部を遮蔽プラグ上部に配備する機械式ボンプ本体の軸長が極めて増大化する。また、これに伴い原子炉容器の軸長が長大化するという不具合があった。

また、キャビテーション防止に必要な吸込み水頭の制限を満足するよう、原子炉容器のカバーガス圧力を高める必要もあった。

本発明はこのような点を考慮してなされたもので、その目的は、一次冷却材循環ポンプを内包する原子炉容器を小型化し、機器の保守・補修が容易な原子炉を提供することにある。

上記の目的を達成するため、本発明では、原子炉容器内に収納された炉心の一次冷却材として液体金属を用いる液体金属冷却型原予炉において、一次冷却材と二次冷却材との熱交換を行う熱交換器を上記原子炉容器外に配設するとともに、上記炉心から流出して上記原子炉容器内を通過した一次冷却材を上記熱交換器に導く一次冷却材出口配管と上記熱交換器から流出した一次冷却材を導く一次冷部材入口配管とを設け、この入口配管は上記原子炉容器内の炉心外周部に設けられた水平仕切り板を貫通して配置され、当該水平仕切り板を貫通して配設された電磁式一次冷却材循環ボンプは、この電磁式一次冷却材循環ボンプの本体下部において液体金属を上向きに吸引する円環状流路を有し、上記電磁式一次冷却材循環ボンプの本体中央部に設けた吐出し円管から最底部において炉心側と連通する連絡配管に接続されていることを特微とする液体金属冷却型原子炉を提供する。

本発明によれば、ポンプ本体内部を流動する液体金属はポンプ本体下部において吸引されるため、一次系流路の圧力損失と等価な液頭分だけ、原子炉容器内の炉心上部プレナム液位から下降しているスタンドパイプ内液位のもとにあっても、ポンプ本体の増大化は必要なく、ポンプ駆動部をスタンドパイプの下方に配備するだけであり、機器配置も容易である。

また、キャピテーション防止に必要な吸込み水頭の制限は、電磁式ポンプでは機械式ポンプに比べて緩和される傾向を有しており、水頭を満足するよう原子炉容器のカバーガス圧力を高める必要も少なくなる。これにより、本発明における原子炉容器の軸長を短尺化し、小型化することができる。また、電磁式一次冷却材循環ポンプ８には回転軸部分がないため機器の保守および補修が容易な原子炉を供することができる。

本発明の第１実施形態による液体金属冷却型原子炉の全体構成を示す縦断面図。 図１のＢ−Ｂ線断面図（横断面図）。 本発明の第２実施形態による液体金属冷却型原子炉の原子炉容器内部を示す拡大縦断面図。 本発明の第３実施形態による液体金属冷却型原子炉を示す横断面図。 図４に示した蒸気発生器を示す拡大縦断面図（図４のＣ−Ｃ線断面図）。 本発明の第４実施形態による液体金属冷却型原子炉の構成を示す横断面図。 図６のＤ−Ｄ線断面図。 本発明の第４実施形態による液体金属冷却型原子炉の機器高さ関係を示す縦断面図。 本発明の第５実施形態による液体金属冷却型原子炉における原子炉容器内部を示す縦断面図。 本発明の第６実施形態による液体金属冷却型原子炉における原子炉容器内部を示す縦断面図。 従来例による原子炉を示す縦断面図（図１２のＡ−Ａ線断面図）。 図１１に示した原子炉の横断面図。

以下、本発明に係る液体金属冷却型原子炉の実施形態について、図面を参照して説明する。

［第１実施形態］（図１、図２）
図１は本発明の第１実施形態による液体金属冷却型原子炉の全体構成を示す縦断面図であり、図２は図１のＢ−Ｂ線断面図（横断面図）である。

図１および図２に示すように、本実施形態においては原子炉建屋１０１の中央位置に原子炉容器１が設置され、この原子炉容器１の外側位置に対称配置で１対の中間熱交換器１２，１２が配置されている。

原子炉容器１内には炉心２が収容されており、この炉心２は炉心支持板３に支持されており、炉心２の上方には炉心上部プレナム４が形成され、また下方には炉心下部プレナム５が形成されている。原子炉容器１の中央部上面には開口部６０が形成してあり、この開口部６０は遮蔽プラグ６によって閉塞されている。遮蔽プラグ６の下面には、炉心２の上面に対向して炉心上部機構７が設けられている。

また、炉心２の外周囲には複数、例えば４基の一次冷却材循環ポンプ８が環状に等間隔で配設されており、これらの一次冷却材循環ポンプ８の下端部は炉心支持板３に取付けられるとともに、炉心２側と連通する連絡配管９に接続されている。炉心２側と連通する一次冷却材出口配管１０の一端部には、一次冷却材流出口１１が配置してあり、一次冷却材出口配管１０の他端部は中間熱交換器１２に接続されている。

炉心上部プレナム４には一次冷却材出口配管１０の一端部（流出口）１１が配置されており、冷却材出口配管１０の他端部は中間熱交換器１２に接続されている。中間熱交換器１２には、二次冷却材の入口配管１３と出口配管１４が設けられ、二次冷却材との熱交換を経た一次冷却材を炉心下部プレナム５に供給するための一次冷却材入口配管１５が中間熱交換器１２から炉心下部プレナム５まで延設されている。

原子炉容器１内に配設された一次冷却材入口配管１５の部分はスタンドパイプ１６に内蔵され、このスタンドパイプ１６は、炉心支持板３の外周面から原子炉容器１の内面に沿って設けられた水平仕切り板１７および水平バッフル板１８によって形成される中間プレナム１９を貫通し、スタンドパイプ１６の下端開口部は炉心下部プレナム５内に位置している。

水平仕切り板１７を貫通して設けられた電磁式一次冷却材循環ポンプ８は、この電磁式一次冷却材循環ポンプ８の本体下部において液体金属を上向きに吸引する円環状流路ダクト２０を有し、電磁式一次冷却材循環ポンプ８の本体中央部に設けた吐出し円管ダクト２２からその最底部において炉心側と連通する連絡配管９に接続されている。

すなわち、本実施形態における電磁式一次冷却材循環ボンプ８は、ポンプ本体下部において炉心下部プレナム５から液体金属を吸引する円環状流路ダクト２０を有し、上端外縁は上部鏡板２１で封じてあり、ポンプ本体中央内部に吐出し円管ダクト２２を配置した構成となっている。また、吐出し円管ダクト２２は最底部において開口しており、炉心２側と連通する連絡配管９に接続されている。このように、本実施形態における電磁式一次冷却材循環ボンプ８は、ポンプ本体の中心部において還流する中心流路還流型の構成を有している。

次に、作用を説明する。

本実施形態による原子炉において、電磁式一次冷却材循環ポンプ８によって送られた一次冷却材は連絡配管９を経て炉心２に流入し、この炉心２を通過して高温となった一次冷却材は炉心上部プレナム４に流出する。そして、この高温の一次冷却材は流出口１１から一次冷却材出口配管１０を流れて中間熱交換器１２を通過する。

このとき、中間熱交換器１２の二次冷却材の入口配管１３から二次冷却材が流入され、この二次冷却材は高温の一次冷却材と熱交換され、出口配管１４から流出する。二次冷却材との熱交換により、低温となった一次冷却材は、一次冷却材入口配管１５を経て炉心下部プレナム５に流出する。そして、この低温の一次冷却材は電磁式一次冷却材循環ポンプ８に戻され、連絡配管９を介して再び炉心２に供給される。

上述の作用における電磁式一次冷却材循環ポンプ８のポンプ本体内部を流動する液体金属は、ポンプ本体下部において炉心下部プレナム５から円環状流路ダクト２０を介して吸引され、円環状流路ダクト２０において電磁誘導作用によって加圧される。

そして、上端外縁の上部鏡板２１部分で反転した液体金属は、ポンプ本体中央内部に配置された吐出し円管ダクト２２を通過して最底部において開口し、炉心２側と連通する連絡配管９に至る。

したがって、本実施形態の電磁式一次冷却材循環ポンプ８によれば、ポンプ本体内部を流動する液体金属はポンプ本体下部において吸引されるため、一次系流路の圧力損失と等価な液頭分だけ、原子炉容器１内の炉心上部プレナム４液位から下降しているスタンドパイプ１６内液位のもとにあってもポンプ本体の増大化は必要なく、ポンプ駆動部をスタンドパイプ１６の下方に配備するだけであり、機器配置も容易となる。

また、キャピテーション防止に必要な吸込み水頭の制限は、機械式ポンプに比べて電磁式ポンプでは緩和される傾向を有しており、これを満足するよう原子炉容器のカバーガス圧力を高める必要も少なくなる。

以上のように、本実施形態によれば、原子炉容器１の軸長を短尺化し、小型化することができる。また、電磁式一次冷却材循環ポンプ８には回転軸部分がないため、機器の保守および補修が容易な原子炉を供することができる。

［第２実施形態］（図１、図３）
図３は、本発明の第２実施形態による液体金属冷却型原子炉の原子炉容器内部を示す拡大縦断面図である。

本実施形態では、図１および図３に示すように、原子炉容器１内に炉心２が収蓉されており、この炉心２は炉心支持板３に支持されている。炉心２の上方には炉心上部プレナム４が形成されており、炉心２の下方には炉心下部プレナム５が形成されている。

原子炉容器１の上面開口は遮蔽プラグ６によって閉塞されており、この遮蔽プラグ６の下面には、炉心２の上面に対向して炉心上部機構７が設けられている。また、炉心２の外周囲には複数、例えば４基の電磁式一次冷却材循環ポンプ２４が環状に配設してあり、これらの電磁式一次冷却材循環ポンプ２４の下端部は炉心支持板３に取付けられるとともに、炉心２側と連通する一次冷却材供給箱２５に接続されている。

なお、本実施形態および後述の各実施形態において、第１実施形態と同様の構成については図１、図２およびその説明を参照し、重複する説明は省略する。

本実施形態における電磁式一次冷却材循環ポンプ２４は、ポンプ本体下部において炉心下部プレナム５から液体金属を吸引する円環状流路ダクト２０を配設し、上端内縁から配置した漏斗天蓋板２９で封じてあり、ポンプ本体外部環状流路３０を形成する吐出し円管ダクト２２を配設した構成となっている。

そして、吐出し円管ダクト２２はその底部において開口し、炉心２側と連通する一次冷却材供給箱２５に接続されている。また、電磁式一次冷却材循環ポンプ２４は、ポンプ本体の外側部において還流する外環状流路還流型の構成を有している。

このように構成された本実施形態の原子炉においては、電磁式一次冷却材循環ポンプ２４によって送られた一次冷却材が、一次冷却材供給箱２５を経て炉心２に流入し、この炉心２を通過して高温となった一次冷却材は炉心上部プレナム４に流出する。そして、この高温の一次冷却材は流出口１１から一次冷却材出口配管１０を流れて、中間熱交換器１２を通過する。

このとき、中間熱交換器１２の二次冷却材の入口配管１３から二次冷却材が流入され、この二次冷却材は、高温の一次冷却材と熱交換されて出口配管１４から流出する。二次冷却材との熱交換により低温となった一次冷却材は、一次冷却材入口配管１５を経て炉心下部プレナム５に流出する。そして、この低温の一次冷却材は電磁式一次冷却材循環ポンプ２４に戻され、一次冷却材供給箱２５を介して再び炉心２に供給される。

上述の作用において、電磁式一次冷却材循環ポンプ２４のポンプ本体内部を流動する液体金属は、ポンプ本体下部において炉心下部プレナム５から円環状流路ダクト２０を介して吸引され、円環状流路ダクト２０において電磁誘導作用によって加圧される。そして、上端内縁から配置した漏斗天蓋板２９部分で反転した液体金属は、ポンプ本体外側部に設けられた吐出し円管ダクト２２によって形成される外部環状流路３０を通過し、吐出し円管ダクト２２の底部の開口を介して、炉心２側と連通する一次冷却材供給箱２５に至る。

本実施形態によれば、電磁式一次冷却材循環ポンプ２４のポンプ本体内部を流動する液体金属がポンプ本体下部において吸引される。このため、一次系流路の圧力損失と等価な液頭分だけ、原子炉容器１内の炉心上部プレナム４液位から下降しているスタンドパイプ１６内液位のもとにあっても、ポンプ本体の増大化は必要なく、ポンプ駆動部をスタンドパイプ１６の下方に配備するだけであり、機器配置も容易である。

さらに、本実施形態で示したポンプ本体の外側部において、還流する外環状流路還流型の構成を有してなる電磁式一次冷却材循環ポンプ２４の場合には、ポンプ吸込み口を最下端とし、吐出し口をポンプ本体外側部の吐出し円管ダクト２２の底部にすることができるため、炉心２側と連通する一次冷却材供給箱２５の配置高さ分を含めて原子炉容器１の軸長を低減することができる。また、本実施形態においても、第１実施形態と同様に、機器の保守・補修が容易な原子炉を供することができる。

［第３実施形態］（図１、図４、図５）
図４は、本発明の第３実施形態による液体金属冷却型原子炉を示す横断面図であり、図５は図４に示した蒸気発生器を示す拡大縦断面図（図４のＣ−Ｃ線断面図）である。

図１、図４および図５において、原子炉容器１内には炉心２が収容されており、この炉心２は炉心支持板３に支持されている。炉心２の上方には炉心上部プレナム４が形成してあり、また炉心２の下方には炉心下部プレナム５が形成してある。また、原子炉容器１の上面開口は遮蔽プラグ６によって閉塞され、この遮蔽プラグ６の下面には炉心２の上面に対向して炉心上部機構７が設けられている。

炉心２の外周囲には複数、例えば４基の電磁式一次冷却材循環ポンプ８が環状に配設してあり、これらの電磁式一次冷却材循環ポンプ８の下端部は炉心支持板３に取付けられるとともに、炉心２側と連通する連絡配管９に接続されている。

炉心上部プレナム４には、一次冷却材出口配管１０の一端部（流出口）１１が配置してあり、冷却材出口配管１０の他端部は蒸気発生器３１に接続されている。蒸気発生器３１には給水入口配管３２と蒸気出口配管３３が設けてあり、二次冷却材である水と蒸気との熱交換を経た一次冷却材を炉心下部プレナム５に供給する一次冷却材入口配管１５が、蒸気発生器３１から炉心下部プレナム５までに亘って延設されている。

また、原子炉容器１の周囲には複数、例えば２基の蒸気発生器３１が蒸気発生器保護容器３７内に配設してあり、炉心２の外周囲には複数、例えば４基の電磁式一次冷却材循環ポンプ８が環状に配置されている。

本実施形態における原子炉においては、電磁式一次冷却材循環ポンプ８によって送られた一次冷却材が連絡配管９を経て炉心２に流入し、この炉心２を通過して高温となった一次冷却材は炉心上部プレナム４に流出する。そして、高温の一次冷却材が流出口１１から一次冷却材出口配管１０を流れて蒸気発生器３１を通過する。

このとき、蒸気発生器３１の二次冷却材である水が、給水入口配管３２から流入される。この水は、高温の一次冷却材と熱交撰されて内部で沸騰し、蒸気と化してのち蒸気出口配管３３から流出する。

二次冷却材との熱交換により低温となった一次冷却材は、一次冷却材入口配管１５を経て炉心下部プレナム５に流出する。そして、この低温の一次冷却材は電磁式一次冷却材循環ポンプ８に戻され、連絡配管９を介して再び炉心２に供給される。なお、蒸気発生器３１は、一基による構成としてもよい。

本実施形態によれば、一または複数基の電磁式一次冷却材循環ポンプ８を備えるとともに、これらの蒸気発生器３１をもって一次冷却系の系統が構成され、それにより蒸気を供給することができるため、原子炉ならびにその周辺の機器配置が極めて容易である。

また、電磁式一次冷却材循環ポンプ８には回転軸部分がないこと、さらには中間熱交換器を始めとして、液体金属を二次冷却材とする機器設備が削減されることにより、機器の保守・補修が一層容易な原子炉を提供することができる。

［第４実施形態］（図１、図６〜図８）
図６は、本発明の第４実施形態による液体金属冷却型原子炉の構成を示す横断面図であり、図７は図６のＤ−Ｄ線断面図である。図８は、液体金属冷却型原子炉の機器高さ関係を示す縦断面図である。

図１および図６〜図８に示すように、本実施形態においては、原子炉容器１内に炉心２が収容され、この炉心２は炉心支持板３に支持されている。炉心２の上方には炉心上部プレナム４が形成され、また炉心２の下方には炉心下部プレナム５が形成されている。

また、原子炉容器１の上面開口は遮蔽プラグ６によって閉塞され、この遮蔽プラグ６の下面には、炉心２の上面に対向して炉心上部機構７が設けられている。炉心２の外周囲には複数、例えば２基の電磁式一次冷却材循環ポンプ８が環状に配設され、これらの電磁式一次冷却材循環ポンプ８の下端部は炉心支持板３に取付けられるとともに、炉心２側と連通する一次冷却材供給箱２５に接続されている。

炉心上部プレナム４には、一次冷却材出口配管１０の一端部（流出口）１１が配置され、冷却材出口配管１０の他端部は蒸気発生器３１に接続されている。蒸気発生器３１には給水入口配管３２と蒸気出口配管３３とが設けられ、二次冷却材である水・蒸気の熱交換を経た一次冷却材を炉心下部プレナム５に供給する一次冷却材入口配管１５が、蒸気発生盟３１から炉心下部プレナム５まで延設されている。

このように、本実施形態における原子炉容器１の周囲には唯１基の蒸気発生器３１が配設され、炉心２の外周囲には複数、例えば２基の電磁式一次冷却材循環ポンプ８が環状に配設された構成としてある。

本実施形態における原子炉によれば、電磁式一次冷却材循環ポンプ８によって送られた一次冷却材が一次冷却材供給箱２５を経て炉心２に流入し、この炉心２を通過して高温となった一次冷却材は、炉心上部プレナム４に流出する。そして、この高温の一次冷却材は流出口１１から二次冷却材出口配管１０を流れて、蒸気発生器３１を通過する。

このとき、蒸気発生器３１の二次冷却材である水は、給水入口配管３２から流入し、この水は高温の一次冷却材と熱交換され、内部で沸騰して蒸気と化したのち、蒸気出口配管３３から流出する。二次冷却材との熱交換により低温となった一次冷却材は、一次冷却材入口配管１５を経て、炉心下部プレナム５に流出する。そして、この低温の一次冷却材は電磁式一次冷却材循環ポンプ８に戻され、連絡配管９を介して再び炉心２に供給される。

本実施形態の原子炉によれば、複数基の電磁式一次冷却材循環ポンプ８が配設されるとともに、唯１基の蒸気発生器３１をもって一次冷却系の系統が構成され、これらによって蒸気を供給することができるため、原子炉ならびにその周辺の機器配置が極めて容易である。

また、電磁式一次冷却材循環ポンプ８には回転軸部分がないこと、さらには中間熱交換器を始めとして、液体金属を二次冷却材とする機器設備が削減されたうえ、唯１系統で構成される一次冷却系の員数の削減により、機器の保守・補修が極めて容易な原子炉を供することができる。

［第５実施形態］（図３、図９）
図９は、本発明の第５実施形態による液体金属冷却型原子炉における原子炉容器内部を示す縦断面図である。

図３および図９に示すように、本実施形態では、上述した第４実施形態と同様に、炉心２の外周囲に配設された複数、例えば２基の電磁式一次冷却材循環ポンプ２４，２４を備え、各１基の電磁式一次冷却材循環ポンプ２４をそれぞれ上下方向に直列２基を配備することにより、電磁式一次冷却材循環ポンプを４基構成としている。

すなわち、炉心上部プレナム４には、一次冷却材出口配管１０の一端部（流出口）１１が配置され、冷却材出口配管１０の他端部は、蒸気発生器３１に接続されている。蒸気発生器３１には給水入口配管３２と蒸気出口配管３３が設けられ、二次冷却材である水・蒸気との熱交換を経た一次冷却材を炉心下部プレナム５に供給するため、一次冷却材入口配管１５が蒸気発生器３１から炉心下部プレナム５まで延設されている。

そして、原子炉容器１の周囲に唯１基の蒸気発生器３１が配設されており、炉心２の外周囲には複数列、例えば２系列からなり上下分割を含めて４基の電磁式一次冷却材循環ポンプ２４が配設されている。

このような構成の本実施形態によれば、電磁式一次冷却材循環ポンプ２４によって送られた一次冷却材が一次冷却材供給箱２５を経て炉心２に流入し、この炉心２を通過して高温となった一次冷却材は炉心上部プレナム４に流出する。

そして、この高温の一次冷却材は流出口１１から一次冷却材出口配管１０を流れて、蒸気発生器３１を通過する。このとき、蒸気発生器３１の二次冷却材である水は、給水入口配管３２から流入される。この水は高温の一次冷却材と熱交換され、内部で沸騰して蒸気と化してのち蒸気出口配管３３から流出する。

そして、二次冷却材との熱交換により、低温となった一次冷却材は一次冷却材入口配管１５を経て炉心下部プレナム５に流出する。この低温の一次冷却材は電磁式一次冷却材循環ポンプ２４に戻され、一次冷却材供給箱２５を介して再び炉心２に供給される。

本実施形態によれば、複数基の電磁式一次冷却材循環ポンプ２４が配設されるとともに、唯１基の蒸気発生器３１をもって一次冷却系の系統が構成され、蒸気を供給することができる。

このため、原子炉ならびにその周辺の機器配置が極めて容易であり、かつ機器の保守・補修が極めて容易な原子炉を供することができる。一方、唯２系列で構成されている一次冷却材循環ポンプの多重化により、炉心の冷却機能喪失に係わる懸念を払拭することができ、安全尤度を増大させることができる。

［第６実施形態］（図８、図１０）
本実施形態では、上述の第５実施形態の変形例として、電磁式一次冷却材循環ポンプ３４を炉内上方位置に配置した液体金属冷却型原子炉にについて説明する。

図１０は、この第６実施形態による液体金属冷却型原子炉の構成を示す縦断面図である。

図８および図１０に示すように、本実施形態では、上述の実施形態５における原子炉に対し、電磁式一次冷却材循環ポンプ３４を炉心の外周囲に複数列、例えば２列としてある。そして、各１基の電磁ポンプは上下方向に直列２基を配備し、電磁式一次冷却材循環ポンプ４基で構成している。電磁式一次冷却材循環ボンプ３４は、ポンプ本体内部において還流する内環状流路還流型の構成を有している。

すなわち、電磁式一次冷却材循環ポンプ３４を第５実施形態に比して高所に配置し、この電磁式一次冷却材循環ポンプ３４の下部に、炉心下部プレナム５から液体金属を吸引する中心円管流路ダクト３５を備えた構成としてある。

この電磁式一次冷却材循環ポンプ３４の上端外縁は、ドーム状をなす上部鏡板３６として構成されて上方を封止する構成とする一方、電磁式一次冷却材循環ポンプ３４の内部に環状流路３７を配置した構成としてある。

また、環状流路３７は、その底部において開口し、第２実施形態等で示した一次冷却材供給箱と同様に、炉心２側と連通する一次冷却材供給箱２５に接続されている。

炉心上部プレナム４には一次冷趨材出口配管１０の一端部（流出口）１１が配置され、冷却材出口配管１０の他端部は蒸気肇生器３１に接続されている。蒸気発生器３１には給水入口配管３２と蒸気出口配管３３が設けられ、二次冷却材である水・蒸気との熱交換を経た一次冷却材を炉心下部プレナム５に供給するための一次冷却材入口配管１５が蒸気発生器３１から炉心下部プレナム５まで延設されている。

本発明の実施形態における原子炉容器１の周囲には唯１基の蒸気発生器３１が配設され、炉心２の外周囲には複数列、例えば２系列からなり上下分割を含めて４基の電磁式一次冷却材徳環ポンプ３４が配設されてなる。

本実施形態における原子炉においては、電磁式一次冷却材循環ボンプ３４によって送られた一次冷却材が一次冷却材供給箱２５を経て炉心２に流入し、この炉心２を通過して高温となった一次冷却材は炉心上部プレナム４に流出する。

そして、高温の一次冷却材は流出口１１から一次冷却材出口配管１０を流れて蒸気発生器３１を通過する。このとき、蒸気発生器３１の二次冷却材である水は、給水入口配管３２から流入される。この水は高温の一次冷却材と熱交換され、内部で沸騰して蒸気と化してのち蒸気出口配管３３から流出する。

二次冷却材との熱交換により、低温となった一次冷却材は一次冷却材入口配管１５を経て炉心下部プレナム５に流出する。そして、この低温の一次冷却材は電磁式一次冷却材循環ポンプ２４に戻され、一次冷却材供給箱２５を介して再び炉心２に供給される。

本実施形態の原子炉によれば、複数基の電磁式一次冷却林繕環ポンプ３４が配設されるとともに、唯１基の蒸気発生器３１をもって一次冷却系の系統が構成され、これらによって蒸気を供給することができるため、原子炉ならびにその周辺の機器配置が極めて容易であり、かつ機器の保守・補修が極めて容易である。

一方、唯２系列で構成されている一次冷却材循環ポンプの多重化により、炉心の冷却機能喪失に係わる懸念を払拭することができ、安全尤度が増大する原子炉を供することができる。さらに、ポンプ本体内部において還流する内環状流路還流型の構成を有してなることにより、外環状流路還流型の携成に比べて原子炉容器径を低減することができる。

１…原子炉容器、２…炉心、３…炉心支持板、４…炉心上部プレナム、５…炉心下部プレナム、６…遮蔽プラグ、７…炉心上部機構、８…電磁式一次冷却材循環ポンプ、９…連絡配管、１０…一次冷却材出口配管、１１…一次冷却材流出口、１２…中間熱交換器、１３…二次冷却材入口配管、１４…二次冷却材出口配管、１５…一次冷却材入口配管、１６…スタンドパイプ、１７…水平仕切り板、１７ａ…水平炉心支持上板、１８…水平バッフル板、１９…中間プレナム、２０…円環状流路ダクト、２１…上部鏡板、２２…吐出し円管ダクト、２３…炉心支持円筒、２４…電磁式一次冷却材循環ポンプ、２５…一次冷却材供給箱、２６…水平バッフル支持板、２７…炉内熱遮蔽板、２８…ポンプスタンドパイプ、２９…漏斗天蓋板、３０…ポンプ本体外部環状流路、３１…蒸気発生器、３２…給水入口配管、３３…蒸気出口配管、３４…電磁式一次冷却材循環ポンプ、３５…中心円管流路ダクト、３６…原子炉保護容器、３７…蒸気発生器保護容器、４１…原子炉容器、４２…炉心、４３…炉心支持板、４４…炉心上部プレナム、４５…炉心下部プレナム、４６…遮蔽プラグ、４７…炉心上部機構、４８…一次冷却材循環ポンプ、４９…炉心連絡配管、
５０…一次冷却材出口配管、５１…一次冷却材流出口、５２…中間熱交換器、５３…二次冷却材入口配管、５４…二次冷却材出口配管、５５…一次冷却材入口配管、５６…スタンドパイプ、５７…水平仕切り板、５８…水平バッフル板、５９…中間プレナム、６０…開口部、１０１…原子炉建屋

Claims (5)

1. 原子炉容器内に収納された炉心の一次冷却材として液体金属を用いる液体金属冷却型原予炉において、一次冷却材と二次冷却材との熱交換を行う熱交換器を上記原子炉容器外に配設するとともに、上記炉心から流出して上記原子炉容器内を通過した一次冷却材を上記熱交換器に導く一次冷却材出口配管と上記熱交換器から流出した一次冷却材を導く一次冷部材入口配管とを設け、この一次冷却材入口配管は上記原子炉容器内の炉心外周部に設けられた水平仕切り板を貫通して配置され、当該水平仕切り板を貫通して配設された電磁式一次冷却材循環ボンプは、この電磁式一次冷却材循環ボンプの本体下部において液体金属を上向きに吸引する円環状流路を有し、上記電磁式一次冷却材循環ボンプの本体中央部に設けた吐出し円管から最底部において炉心側と連通する連絡配管に接続されていることを特微とする液体金属冷却型原子炉。
2. 上記電磁式一次冷却材循環ボンプは、ポンプ本体外部に液体金属を吸引する円環状ダクトを配設し、上端は内縁から配設した漏斗天蓋板で封じてなり、ポンプ本体外部に環状流路を形成する吐出円管ダクトを配設してなり、該底部において炉心と達通する一次冷却材供給箱に接続されている請求項１記載の液体金属冷却型原子炉。
3. 上記熱交換器は、二次冷却材を水とする複数の蒸気発生器によって構成されている請求項１または請求項２記載の液体金属冷却型原子炉。
4. 上記蒸気発生器は、二次冷却材を水とする複数の蒸気発生器によって構成されている請求項１ないし請求項３のいずれか一項記載の液体金属冷却型原子炉。
5. 上記炉心の外周囲に複数列に配置された電磁式一次冷却材循環ポンプは、それぞれが複数段に配設されている請求項１ないし請求項４のいずれか一項記載の液体金属冷却型原子炉。

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