JP2011242169A - In-pile structure of fast reactor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、高速炉の炉内構造に関する。 Embodiments described herein relate generally to an in-core structure of a fast reactor.
従来の高速炉は、有底円筒形状の原子炉容器と、原子炉容器の胴部の下部内面に設けられた炉心支持板と、原子炉容器に収容されて円柱形状に構成された炉心と、炉心を取り囲む炉心槽と、炉心槽を取り囲む隔壁と、炉心槽と隔壁との間に配置されて原子炉容器の長手軸方向へ移動する反射体と、隔壁と原子炉容器との間に配置されて炉心を取り囲む中性子遮蔽体と、中性子遮蔽体の頂部を保持する上部支持板と、原子炉容器内に収容された一次冷却材と、を備える。炉心、炉心槽、隔壁および中性子遮蔽体は、炉心支持板によって原子炉容器内に支持される。 A conventional fast reactor includes a bottomed cylindrical reactor vessel, a core support plate provided on the lower inner surface of the trunk of the reactor vessel, a reactor core housed in a reactor vessel and configured in a columnar shape, A reactor core that surrounds the reactor core; a partition that surrounds the reactor core; a reflector that is disposed between the reactor core and the partition and moves in the longitudinal direction of the reactor vessel; and that is disposed between the partition and the reactor vessel. A neutron shield that surrounds the reactor core, an upper support plate that holds the top of the neutron shield, and a primary coolant housed in the reactor vessel. The core, the core tank, the bulkhead, and the neutron shield are supported in the reactor vessel by the core support plate.
また、従来の高速炉は、中性子遮蔽体の上方に順次に配置された流体駆動機器および中間熱交換器を備える。例えば電磁ポンプなどで構成された流体駆動機器は、原子炉容器内に一次冷却材の流れを発生させる。流体駆動機器から吐出された一次冷却材は、隔壁と原子炉容器との間の流路から原子炉容器の底部(下部プレナム)へ下降し、ここで反転して炉心槽の内側を上昇し、中間熱交換器を通って流体駆動機器へ戻り原子炉容器内を循環する。このように循環される一次冷却材は、中性子遮蔽体と炉心とを順次に冷却し(すなわち加熱され)、中間熱交換器で二次冷却材と熱交換される。この中間熱交換器は、保守点検を考慮して原子炉容器から取り出し可能な構造を有する。 Further, the conventional fast reactor includes a fluid drive device and an intermediate heat exchanger that are sequentially arranged above the neutron shield. For example, a fluid drive device configured by an electromagnetic pump or the like generates a flow of a primary coolant in a nuclear reactor vessel. The primary coolant discharged from the fluid drive device descends from the flow path between the partition wall and the reactor vessel to the bottom of the reactor vessel (lower plenum), where it reverses and rises inside the reactor core, Return to the fluid drive through the intermediate heat exchanger and circulate in the reactor vessel. The primary coolant circulated in this way cools the neutron shield and the core sequentially (that is, is heated), and exchanges heat with the secondary coolant in the intermediate heat exchanger. This intermediate heat exchanger has a structure that can be removed from the reactor vessel in consideration of maintenance and inspection.
冷却材にナトリウムを用いた場合、冷却材温度は、およそ350℃から500℃と想定される。より詳しくは、炉心出口から中間熱交換器入口までの領域(以下、「高温領域」と呼ぶ。)における冷却材温度は約500℃、中間熱交換器出口から炉心入口までの領域(以下、「低温領域」と呼ぶ。)における冷却材温度は約350℃となる。特に、一次冷却材の下降流路と上昇流路とを区画する隔壁は、高温領域と低温領域との間の温度差に加えて大きな圧力差も受けるため、非常に厳しい環境に晒される。 When sodium is used as the coolant, the coolant temperature is assumed to be approximately 350 ° C. to 500 ° C. More specifically, the coolant temperature in the region from the core outlet to the intermediate heat exchanger inlet (hereinafter referred to as “high temperature region”) is about 500 ° C., and the region from the intermediate heat exchanger outlet to the core inlet (hereinafter referred to as “ The coolant temperature in the “low temperature region” is about 350 ° C. In particular, the partition wall that partitions the descending flow path and the ascending flow path of the primary coolant is exposed to a very severe environment because it receives a large pressure difference in addition to the temperature difference between the high temperature region and the low temperature region.
一方、従来の高速炉は、中間熱交換器を挟んだ高温領域と低温領域との間における冷却材の漏洩を防ぐため、隔壁に固定したベローズ台座と、中間熱交換器に設置したシールベローズと、を備える。従来の高速炉は、中間熱交換器の重量によってベローズ台座に着座させたシールベローズを圧縮させて、中間熱交換器の入口側と出口側との一次冷却材の流通を遮断させる。しかしながら、ベローズ台座とシールベローズとのシール面は、晒される環境条件(温度差や圧力差)だけでなく、表面粗さや平面度などの製作公差、平行度や同心度など据付公差から十分なシール機能を達成する上で課題がある。高速炉は、このシール面におけるシール機能が失われると、流体駆動機器から吐出された低温領域の冷却材が中間熱交換器の入口の高温領域に流入し、中間熱交換器の入口と出口との間の温度差が減少し、熱交換性能が低下するという機能性における課題がある。このようなヒートバランスの乱れは、高速炉の出力に大きな影響をおよぼすとともに炉心への冷却材流量が失われ、炉心温度上昇という高速炉の安全性における課題である。 On the other hand, in the conventional fast reactor, in order to prevent leakage of coolant between the high temperature region and the low temperature region across the intermediate heat exchanger, a bellows pedestal fixed to the partition wall and a seal bellows installed in the intermediate heat exchanger . The conventional fast reactor compresses the seal bellows seated on the bellows pedestal by the weight of the intermediate heat exchanger to block the flow of the primary coolant on the inlet side and the outlet side of the intermediate heat exchanger. However, the seal surface between the bellows pedestal and the seal bellows is not only sealed due to the exposed environmental conditions (temperature difference and pressure difference), but also from manufacturing tolerances such as surface roughness and flatness, and installation tolerances such as parallelism and concentricity. There are challenges in achieving the function. In the fast reactor, when the sealing function at the sealing surface is lost, the coolant in the low temperature region discharged from the fluid drive device flows into the high temperature region at the inlet of the intermediate heat exchanger, and the inlet and outlet of the intermediate heat exchanger There is a problem in functionality that the temperature difference between the two decreases and the heat exchange performance decreases. Such disturbance of the heat balance has a significant effect on the output of the fast reactor, and the flow rate of the coolant to the core is lost, which is a problem in the safety of the fast reactor that the core temperature rises.
また、従来の高速炉は、炉心支持板、炉心槽、上部支持板、隔壁などの炉内構造物がそれぞれ分割されているため、それぞれの炉内構造物の熱膨張差や地震による変形を考慮して構造健全性を確保しなければならないという課題がある。さらに、高速炉は、全体的に長尺で複雑密集した構造であり、狭蓋部が多いため、これらの分割された炉内構造物の据付性に課題がある。 In addition, conventional fast reactors are divided into core structures such as the core support plate, core tank, upper support plate, and bulkhead, so the thermal expansion differences of each core structure and deformation due to earthquakes are taken into account. Thus, there is a problem that structural soundness must be ensured. Furthermore, the fast reactor has a long and complicated and dense structure as a whole, and has many narrow lid portions, so that there is a problem in the installability of these divided in-reactor structures.
そこで、本発明は、機能性、据付性および構造健全性に優れ信頼性向上を図った高速炉の炉内構造を提供することを目的とする。 Accordingly, an object of the present invention is to provide an in-furnace structure of a fast reactor that is excellent in functionality, installation property, and structural soundness and has improved reliability.
前記の課題を解決するため本発明に係る高速炉の炉内構造は、有底円筒形状の原子炉容器と、前記原子炉容器の胴部の中間部内面に設けられた上部支持台と、前記原子炉容器の胴部の下部内面に設けられた下部支持台と、前記原子炉容器に収容された冷却材と、前記原子炉容器に収容されて前記冷却材に浸された炉心と、前記炉心を取り囲む炉心槽内胴と、前記炉心槽内胴を取り囲む炉心槽外胴と、前記炉心槽内胴と前記炉心槽外胴との間に配置されて前記原子炉容器の長手軸方向へ移動する反射体と、前記炉心槽外胴よりも前記原子炉容器の内面側に寄せて設けられた中性子遮蔽体と、前記上部支持台に固定された環形状の上部支持板、前記上部支持板の内縁部から垂下された支持円筒および前記支持円筒の下端部に設けられて前記下部支持台に当接されるとともに前記炉心、前記炉心槽内胴、前記炉心槽外胴および前記中性子遮蔽体を支持する円形状の下部支持板が一体に形成された炉心支持構造物と、を備えたことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a fast reactor internal structure according to the present invention includes a bottomed cylindrical reactor vessel, an upper support provided on an inner surface of a middle portion of the trunk of the reactor vessel, A lower support provided on a lower inner surface of a trunk portion of the reactor vessel; a coolant contained in the reactor vessel; a core contained in the reactor vessel and immersed in the coolant; and the core Is disposed between the inner core of the reactor core, the outer shell of the reactor core surrounding the inner shell of the reactor core, the inner shell of the reactor core and the outer shell of the reactor core, and moves in the longitudinal axis direction of the reactor vessel. A reflector, a neutron shield provided closer to the inner surface of the reactor vessel than the core outer shell, an annular upper support plate fixed to the upper support, and an inner edge of the upper support plate A support cylinder suspended from a lower portion and the lower support provided at a lower end of the support cylinder. A core support structure in which a circular lower support plate that is in contact with a base and supports the core, the core inner shell, the core outer shell, and the neutron shield is integrally formed. It is characterized by that.
本発明によれば、機能性、据付性および構造健全性に優れ信頼性向上を図った高速炉の炉内構造を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the in-core structure of the fast reactor which was excellent in functionality, installation property, and structural soundness, and aimed at the reliability improvement can be provided.
本発明に係る高速炉の炉内構造の実施形態について、図1および図2を参照して説明する。 An embodiment of the in-core structure of a fast reactor according to the present invention will be described with reference to FIG. 1 and FIG.
図1は、本発明に係る高速炉の炉内構造を示した縦断面図である。 FIG. 1 is a longitudinal sectional view showing the in-core structure of a fast reactor according to the present invention.
図1に示した高速炉1は、核燃料の交換なしに10数年から数十年、例えば30年程度連続して運転することができる原子炉である。高速炉1の炉出力は、30MWから百数十MW(電気出力で1万KWから10数万KW)である。高速炉1は、25mから35m、例えば30m程度の全体的な高さを有する。高速炉1の炉心高さは、例えば2.5m程度である。冷却材は液体ナトリウムである。冷却材の温度は、液体ナトリウムが凝固しない温度以上であり、余裕をもたせて200℃以上、好ましくは300℃から550℃である。高速炉1の各部位における冷却材の温度は、原子炉容器内の冷却材流路で300℃から400℃、一例として350℃、炉心側で500℃から550℃、一例として500℃程度である。 The fast reactor 1 shown in FIG. 1 is a nuclear reactor that can be operated continuously for 10 to several decades, for example, about 30 years without replacement of nuclear fuel. The reactor power of the fast reactor 1 is 30 MW to several hundreds MW (electric power 10,000 to 100,000 kW). The fast reactor 1 has an overall height of about 25 m to 35 m, for example about 30 m. The core height of the fast reactor 1 is, for example, about 2.5 m. The coolant is liquid sodium. The temperature of the coolant is equal to or higher than the temperature at which liquid sodium does not solidify, with a margin of 200 ° C. or higher, preferably 300 ° C. to 550 ° C. The temperature of the coolant in each part of the fast reactor 1 is 300 ° C. to 400 ° C. in the coolant channel in the reactor vessel, 350 ° C. as an example, 500 ° C. to 550 ° C. on the core side, and about 500 ° C. as an example. .
図1に示すように、高速炉1は、反射体制御方式の原子炉である。高速炉1は、有底円筒状の原子炉容器3と、原子炉容器3の頂部を閉塞させる遮蔽プラグ4と、原子炉容器3に収容された一次冷却材5と、原子炉容器3に収容されて一次冷却材5に浸された炉心7と、炉心7の周囲を取り囲む二重の円筒を有する炉心槽8と、炉心7の中心部へ出し入れ自在に構成された炉停止棒9と、炉心槽8の二重の円筒の間に配置されて原子炉容器3の長手軸方向へ移動する反射体11と、炉心槽8よりも原子炉容器3の内面側に寄せて設けられた中性子遮蔽体12と、炉心7、炉心槽8および中性子遮蔽体12を支持する炉心支持構造物15と、を備える。
As shown in FIG. 1, the fast reactor 1 is a reflector-controlled nuclear reactor. The fast reactor 1 includes a bottomed
原子炉容器3は、下端部に半球殻状の底部3aを有する。また、原子炉容器3は、円筒状の胴部3bの中間部内面に設けられた上部支持台16と、胴部3bの下部内面に設けられた下部支持台17と、を備える。
The
遮蔽プラグ4は、反射体11を移動させる反射体駆動装置18と、炉停止棒9を移動させる炉停止棒駆動装置19と、を原子炉容器3の頂部に支持する。
The shielding plug 4 supports a
一次冷却材5は液体ナトリウムである。
The
炉心7は、核燃料を有する複数の燃料集合体21を備え、全体として円柱形状に構成される。炉心7は、その下方に構成されたエントランスモジュール22を介して炉心支持構造物15に支持される。
The
炉心槽8は、炉心7を取り囲む炉心槽内胴24と、炉心槽内胴24を取り囲む炉心槽外胴25と、を備える。炉心槽内胴24と炉心槽内胴24とは同心状に配置され、その間に上方へ開放された円筒形状の隙間を形成する。
The
炉停止棒9は、炉停止棒駆動装置19によって原子炉容器3の胴部3bの中心線方向(すなわち、原子炉容器3の長手軸方向)へ移動自在に保持されて炉心7に出し入れされる。
The
反射体11は、炉心槽内胴24と炉心槽内胴24との隙間に配置され、全体としてスリーブ形状(円筒形状あるいは円環形状)に構成される。反射体11は、反射体駆動装置18によって炉心7の周囲を原子炉容器3の胴部3bの中心線方向(すなわち、原子炉容器3の長手軸方向)へ移動し、炉心7の反応度を制御する。反射体11は、中実な中性子反射部11aと、中空のキャビティ部11bと、を備える。キャビティ部11bは、アルゴンガスなどの不活性ガスや中性子反射能力が一次冷却材5よりも低い金属(例えば、ジルコニウムやハフニウム)を封入した中空部を有する。
The
中性子遮蔽体12は、炉心支持構造物15と原子炉容器3との間に配置される。中性子遮蔽体12は、炉心7から反射体11を透過または迂回して放射する中性子を遮蔽する。 また、高速炉1は、原子炉容器3に収容され中性子遮蔽体12の上方に設置された円環形状の電磁ポンプ27と、原子炉容器3に収容され電磁ポンプ27の上方に設置された中間熱交換器28と、を備える。電磁ポンプ27および中間熱交換器28は、一体あるいは一体的に構成され、中間熱交換器28から上方へ延びた熱交換器支持構造29によって原子炉容器3に垂下させて保持される。
The
電磁ポンプ27は、原子炉容器3内の一次冷却材5を循環させる流体駆動機器であり、原子炉容器3の内面に略平行させて環形状に構成される。
The
中間熱交換器28は、一次冷却材5と二次冷却材31との熱交換を行う。この二次冷却材31は、二次冷却材入口ノズル32から流入して中間熱交換器28に至り、中間熱交換器28で一次冷却材5と熱交換して温度上昇した後、二次冷却材出口ノズル33から原子炉容器3外の蒸気発生器(図示省略)に送られる。二次冷却材31も、一次冷却材5と同様に液体ナトリウムである。
The
図2は、本発明に係る高速炉の炉内構造を示した模式的な縦断面図である。 FIG. 2 is a schematic longitudinal sectional view showing the in-core structure of the fast reactor according to the present invention.
図2に示すように、高速炉1の炉心支持構造物15は、原子炉容器3の上部支持台16に固定された環形状の上部支持板35と、上部支持板35の内縁部から垂下された支持円筒36と、支持円筒36の下端部に設けられて原子炉容器3の下部支持台17に当接されるとともに炉心7、炉心槽8(すなわち、炉心槽内胴24および炉心槽外胴25)および中性子遮蔽体12を支持する円形状の下部支持板37と、支持円筒36の外面から環形状に突出させて形成された中間支持板38と、を備える。上部支持板35、支持円筒36、下部支持板37および中間支持板38は、一体に形成される。炉心支持構造物15は、SUS304などのオーステナイト系鋼材や、耐放射線性や強度を考慮してフェライト系鋼材を用いて構成される。また、炉心支持構造物15は、高速炉1の定常運転時に下部支持板37を下部支持台17に当接させる。
As shown in FIG. 2, the
下部支持板37は、その略中央にエントランスモジュール22を介して炉心7を支持し、炉心7の周囲であり支持円筒36の内側に炉心槽8を支持し、支持円筒36より外側に中性子遮蔽体12を支持する。また、下部支持板37は、支持円筒36の内側の領域に表裏を貫く多数の第一流路孔37aと、支持円筒36の外側の領域に表裏を貫く多数の第二流路孔37bと、を有する。
The
また、下部支持板37は、下部支持台17に重なり合う外周縁部に孔部37cを有する。孔部37cには、下部支持台17に固定されたスペーサ41が遊嵌される。スペーサ41は、孔部37cとの隙間の範囲で原子炉容器3の長手軸方向および径方向における下部支持板37の移動を許容しつつ炉心支持構造物15の下部支持台17側端部の移動を適宜に規制する。なお、スペーサ41に代えてキー構造を用いて下部支持板37を支持しても良い。また、支持円筒36の軸長低減や材料選定等により、原子炉容器3と支持円筒36の熱膨張差を小さくできる場合、下部支持板37を下部支持台17にボルトなどの締結部材で固定しても良い。この場合は、より堅牢な炉心支持構造とすることができる。
Further, the
さらに、下部支持板37は、炉心槽8の炉心槽内胴24と炉心槽外胴25との間の隙間に連通された流通孔37dを有する。流通孔37dから炉心槽8へ流れ込む一次冷却材5は、反射体11を冷却する。
Further, the
上部支持板35は、外周縁を原子炉容器3の上部支持台16に載せて炉心支持構造物15全体の重量を支持する。すなわち、上部支持板35、支持円筒36、下部支持板37および中間支持板38が一体化された炉心支持構造物15は、上部支持板35によって原子炉容器3の上部支持台16に固定される。上部支持板35は、ボルトなどの締結部材42によって上部支持台16に固定される。また、上部支持板35は、柱形状の中性子遮蔽体12の頂部を保持し、倒れ込まないように保持する。
The
上部支持板35は、その内周35aと炉心槽8(より詳しくは、炉心槽外胴25)との間に挟み込まれたシール部材44を介して炉心槽外胴25の熱膨張による伸縮を阻害しないように炉心槽8の径方向を保持する。
The
支持円筒36は、その内周に熱遮蔽板45を備える。熱遮蔽板45は、薄板多層構造に構成されるとともに、原子炉容器3の長手軸方向に見て炉心7の存在する高さの範囲(炉心7の存在領域)に配置され、炉心7の発生させた熱から支持円筒36を保護する。
The
中間支持板38は、中性子遮蔽体12が挿通された孔部38aを有する。中間支持板38は、原子炉容器3の長手軸方向に見て炉心7の存在する高さの範囲外(炉心7の非存在領域)に配置される。また、中間支持板38は、中性子遮蔽体12の倒れ込みを支持するとともに、支持円筒36の強め輪として機能する。
The
一方、高速炉1は、中間支持板38に並設させて中性子遮蔽体47を保持する中間支持台48を備える。中性子遮蔽体47は、中性子遮蔽体12に比べて長さが短い。
On the other hand, the fast reactor 1 includes an
また、高速炉1は、中間熱交換器28の内側シュラウド28aから上部支持板35の近傍へ垂下された上部隔壁51と、上部隔壁51と上部支持板35との間に設けられたマノメータシール52と、電磁ポンプ27の吐出を中性子遮蔽体12へ導くシール構造53と、炉心槽8か上方へ突出させてマノメータシール52およびシール構造53の内側に配置された円筒壁54と、を備える。
Further, the fast reactor 1 includes an
ここで、先ず、電磁ポンプ27および中間熱交換器28は、中間熱交換器28の出口と電磁ポンプ27の入口とを連通させる中間プレナム57を区画した中間ヘッダ58によって一体化される。中間ヘッダ58は、電磁ポンプ27の周囲から一次冷却材5を電磁ポンプ27の入口側へ導く貫通口58aを有する。
Here, first, the
上部隔壁51は、中間熱交換器28の内側シュラウドの上端部から吊下げ支持されて電磁ポンプ27および中間熱交換器28よりも内側に配置された筒形状の構造体である。上部隔壁51は、電磁ポンプ27および中間熱交換器28の内側に一次冷却材5の高温領域を区画し、原子炉容器3との間に電磁ポンプ27および中間熱交換器28が配置された一次冷却材5の流路を区画する。
The
なお、電磁ポンプ27および中間熱交換器28の内側に区画された一次冷却材5の高温領域は、炉心7で温められた一次冷却材5が上昇流を生じる上部プレナム61である。また、原子炉容器3との間に電磁ポンプ27および中間熱交換器28が配置された一次冷却材5の流路は、上部隔壁51の上端を内側から外側へと越えて中間熱交換器28、電磁ポンプ27の順に下降流を生じる環状下降流路62である。
The high temperature region of the
上部隔壁51の内面は、一次冷却材5の高温領域に晒され、上部隔壁51の外面は、中間熱交換器28による熱交換前後の一次冷却材5に晒される。上部隔壁51は、このような激しい温度勾配を有する環境に晒されるため、それぞれの領域の温度差を維持できる熱遮蔽機能が必要であり、薄板多層構造に構成される。また、上部隔壁51は、例えばセラミック等の断熱材を配した構造でも良い。
The inner surface of the
マノメータシール52は、上部隔壁51から上部支持板35の方へ開放された隙間を形成する二重円筒板65と、上部支持板35から突出させて二重円筒板65の隙間に挿入された円筒壁66と、備える。マノメータシール52は、二重円筒板65の隙間にアルゴンガスなどの不活性ガスが充填され、上部プレナム61と電磁ポンプ27周辺との圧力差により均衡して電磁ポンプ27から吐出側と上部プレナム61側との間の漏洩量を極めて小さく、ほぼゼロにする。また、この圧力差は、中間熱交換器28内部の圧力損失にほぼ等しく、高々数kPa程度である。したがって、マノメータシール52における不活性ガスと一次冷却材5との液面の差は、数百mm程度に留まる。さらに、マノメータシール52に充填された不活性ガスは、高温領域である上部プレナム61から低温領域である環状下降流路62への熱移行も低減する。
The
シール構造53は、電磁ポンプ27の吐出側に設けられたヘッダ68と、ヘッダ68から上部支持板35側へ突出されたノズル69と、上部支持板35を貫く流路孔35bに連通されてノズル69から吐出される一次冷却材5を上部支持板35と下部支持板37との間の流路へ導くノズル受け71(ノズル受け)と、ノズル69とノズル受け71との間を摺動自在にシールするシールリング72と、を備える。ヘッダ68は、電磁ポンプ27の出口を覆うような環形状の流路を区画する。ノズル69は、環形状のヘッダ68に沿わせて複数設けられる。シールリング72は、二重以上にしても良い。
The
シール構造53は、ノズル受け71に摺動自在に差し込まれたノズル69によって、電磁ポンプ27および中間熱交換器28と炉心支持構造物15との間の熱膨張差を吸収しつつ電磁ポンプ27から吐出された一次冷却材5を効率的に原子炉容器3の循環流にする。仮に、電磁ポンプ27から吐出された一次冷却材5が電磁ポンプ27の周辺へと漏洩しても、中間ヘッダ58の貫通口58aから再度電磁ポンプ27へ吸い込まれて循環流を発生させる。なお、電磁ポンプ27とヘッダ68との間に流量計を設置できる。
The
円筒壁54は、マノメータシール52およびシール構造53を高温領域の高熱から保護する熱遮蔽板である。
The
このように構成された高速炉1は、先ず、炉心7で一次冷却材5を加熱する。熱された一次冷却材5は、上部プレナム61を上昇し、上部隔壁51の頂部を越えて中間熱交換器28へ流入する。中間熱交換器28へ流入した一次冷却材5は、二次冷却材31との間で熱交換を行って冷却された後、中間ヘッダ58を通過して電磁ポンプ27に吸い込まれる。電磁ポンプ27は、吸い込んだ一次冷却材5を炉心支持構造物15の上部支持板35へ向かって吐出する。電磁ポンプ27から吐出された一次冷却材5は、シール構造53および上部支持板35の流路孔35bを通過して中性子遮蔽体12を冷却しつつ下降し、炉心支持構造物15の下部支持板37の第二流路孔37bを通過して原子炉容器3の底部の下部プレナム73に達する。下部プレナム73に達した一次冷却材5は、反転して上昇流となり、下部支持板37の第一流路孔37aを通過してエントランスモジュール22を経由し、再び炉心7へ流入する。これらの一次冷却材5の流れを図2中に実線矢で示す。
The fast reactor 1 configured in this manner first heats the
このように構成された本実施形態に係る高速炉1は、一体に形成された炉心支持構造物15を原子炉容器3(より詳しくは原子炉容器3の上部支持台16)で吊り下げるように支持する構造を備えたことによって、炉心7、エントランスモジュール22、炉心槽8および中性子遮蔽体12の一体取出しを可能とし、据付性の大幅な向上を図ることができる。
In the fast reactor 1 according to the present embodiment configured as described above, the integrally formed
また、本実施形態に係る高速炉1は、炉心支持構造物15の下部支持板37を下部支持台17に固定せず、原子炉容器3の長手軸方向および径方向に移動可能に構成したことによって、原子炉容器3と炉心支持構造物15との熱膨張差や地震時における変位を許容しつつ支持できる。
In addition, the fast reactor 1 according to the present embodiment is configured such that the
さらに、本実施形態に係る高速炉1は、炉心支持構造物15の中間支持板38によって、支持円筒36の強め輪として座屈や差圧に対する強度を向上させつつ中性子遮蔽体12の倒れ込みを防ぐことができる。この、中間支持板38は、炉心7の非存在領域に配置され、放射線の照射条件の厳しい炉心7中心部における照射脆化による構造健全性の低下を回避できる。
Furthermore, the fast reactor 1 according to the present embodiment prevents the
さらにまた、本実施形態に係る高速炉1は、支持円筒36の内側に熱遮蔽板45を備え、支持円筒36の内側と外側との間の温度差を抑制して熱応力を低減させ炉心支持構造物15の構造健全性を保つ。また、熱遮蔽板45によって反射体11周辺の温度勾配も緩和され、反射体11に生じる熱応力を低減できる。
Furthermore, the fast reactor 1 according to the present embodiment includes the
また、本実施形態に係る高速炉1は、マノメータシール52によって、電磁ポンプ27から吐出される一次冷却材5における高温領域と低温領域との間の漏洩量をほぼゼロにでき、熱交換性悪化による原子炉性能の低下を回避できる。また、マノメータシール52の内側に円筒壁54を設けたことで熱移行も低減できる。
In addition, the fast reactor 1 according to the present embodiment can substantially reduce the amount of leakage between the high temperature region and the low temperature region in the
さらに、本実施形態に係る高速炉1は、シール構造53によって、電磁ポンプ27から吐出される一次冷却材5における漏洩量を最小限に抑えることができ、原子炉性能への影響を低減できる。
Furthermore, the fast reactor 1 according to the present embodiment can minimize the amount of leakage in the
さらにまた、本実施形態に係る高速炉1は、バックアップ支持構造物74を備え、万一の炉心支持構造物15の破損時にも炉心7の健全性を保持できる。
Furthermore, the fast reactor 1 according to the present embodiment includes the backup support structure 74 and can maintain the soundness of the
したがって、本実施形態に係る高速炉1の炉内構造は、機能性、据付性および構造健全性に優れ信頼性向上が図られる。 Therefore, the in-furnace structure of the fast reactor 1 according to the present embodiment is excellent in functionality, installation, and structural soundness, and reliability is improved.
1 高速炉
3 原子炉容器
3a 底部
3b 胴部
4 遮蔽プラグ
5 一次冷却材
7 炉心
8 炉心槽
9 炉停止棒
11 反射体
11a 中性子反射部
11b キャビティ部
12 中性子遮蔽体
15 炉心支持構造物
16 上部支持台
17 下部支持台
18 反射体駆動装置
19 炉停止棒駆動装置
21 燃料集合体
22 エントランスモジュール
24 炉心槽内胴
25 炉心槽外胴
27 電磁ポンプ
28 中間熱交換器
28a 内側シュラウド
29 熱交換器支持構造
31 二次冷却材
32 二次冷却材入口ノズル
33 二次冷却材出口ノズル
35 上部支持板
35a 内周
35b 流路孔
36 支持円筒
37 下部支持板
37a 第一流路孔
37b 第二流路孔
37c 孔部
37d 流通孔
38 中間支持板
38a 孔部
41 スペーサ
42 締結部材
44 シール部材
45 熱遮蔽板
47 中性子遮蔽体
48 中間支持台
51 上部隔壁
52 マノメータシール
53 シール構造
54 円筒壁
57 中間プレナム
58 中間ヘッダ
58a 貫通口
61 上部プレナム
62 環状下降流路
65 二重円筒板
66 円筒壁
68 ヘッダ
69 ノズル
71 ノズル受け
72 シールリング
73 下部プレナム
74 バックアップ支持構造物
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (8)
前記原子炉容器の胴部の中間部内面に設けられた上部支持台と、
前記原子炉容器の胴部の下部内面に設けられた下部支持台と、
前記原子炉容器に収容された冷却材と、
前記原子炉容器に収容されて前記冷却材に浸された炉心と、
前記炉心を取り囲む炉心槽内胴と、
前記炉心槽内胴を取り囲む炉心槽外胴と、
前記炉心槽内胴と前記炉心槽外胴との間に配置されて前記原子炉容器の長手軸方向へ移動する反射体と、
前記炉心槽外胴よりも前記原子炉容器の内面側に寄せて設けられた中性子遮蔽体と、
前記上部支持台に固定された環形状の上部支持板、前記上部支持板の内縁部から垂下された支持円筒および前記支持円筒の下端部に設けられて前記下部支持台に当接されるとともに前記炉心、前記炉心槽内胴、前記炉心槽外胴および前記中性子遮蔽体を支持する円形状の下部支持板が一体に形成された炉心支持構造物と、を備えたことを特徴とする高速炉の炉内構造。 A bottomed cylindrical reactor vessel;
An upper support provided on the inner surface of the middle part of the trunk of the reactor vessel;
A lower support provided on the lower inner surface of the trunk of the reactor vessel;
A coolant contained in the reactor vessel;
A core housed in the reactor vessel and immersed in the coolant;
A core of the reactor core surrounding the reactor core;
A core outer shell surrounding the core inner shell,
A reflector disposed between the inner core of the reactor core and the outer shell of the reactor core and moving in the longitudinal axis direction of the reactor vessel;
A neutron shield provided closer to the inner surface side of the reactor vessel than the reactor core outer shell,
An annular upper support plate fixed to the upper support, a support cylinder suspended from the inner edge of the upper support, and a lower end of the support cylinder, abutting against the lower support and A reactor core, a core support structure in which a circular lower support plate for supporting the reactor core inner shell, the reactor core outer shell, and the neutron shield is integrally formed. Furnace structure.
前記中間熱交換器の内側シュラウドから前記上部支持板の近傍へ垂下された上部隔壁と、
上部隔壁から前記上部支持板の方へ開放された隙間を形成する二重円筒部および前記上部支持板から突出されて前記二重円筒部の隙間に挿入された円筒壁を有するマノメータシールと、を備えたことを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の高速炉の炉内構造。 An intermediate heat exchanger disposed above the upper support plate;
An upper partition wall suspended from the inner shroud of the intermediate heat exchanger to the vicinity of the upper support plate;
A double cylindrical portion that forms a gap opened from the upper partition toward the upper support plate, and a manometer seal that has a cylindrical wall that protrudes from the upper support plate and is inserted into the gap of the double cylindrical portion. The in-furnace structure of a fast reactor according to any one of claims 1 to 5, further comprising:
前記流体駆動機器の吐出側に設けられたヘッダと、
前記ヘッダから前記上部支持板側へ突出されたノズルと、
前記上部支持板を貫く孔に連通されて前記ノズルから吐出される冷却材を前記上部支持板と前記下部支持板との間の流路へ導くノズル受けと、
前記ノズルと前記ノズル受けとの間を摺動自在にシールするシールリングと、を備えたことを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の高速炉の炉内構造。 A fluid drive device arranged above the upper support plate to flow a coolant in the direction of the upper support plate;
A header provided on the discharge side of the fluid drive device;
A nozzle protruding from the header toward the upper support plate,
A nozzle receiver that communicates with a hole penetrating the upper support plate and guides a coolant discharged from the nozzle to a flow path between the upper support plate and the lower support plate;
The in-furnace structure of a fast reactor according to any one of claims 1 to 6, further comprising a seal ring that slidably seals between the nozzle and the nozzle receiver.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2010112459A JP2011242169A (en) | 2010-05-14 | 2010-05-14 | In-pile structure of fast reactor |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN115862902A (en) * | 2022-09-22 | 2023-03-28 | 中国原子能科学研究院 | Reactor with a reactor core |
-
2010
- 2010-05-14 JP JP2010112459A patent/JP2011242169A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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CN115862902A (en) * | 2022-09-22 | 2023-03-28 | 中国原子能科学研究院 | Reactor with a reactor core |
CN115862902B (en) * | 2022-09-22 | 2024-05-14 | 中国原子能科学研究院 | Reactor with a reactor body |
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