JP2014010105A - Liquid metal-cooled nuclear reactor, and operation control method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明の実施形態は、液体金属冷却型原子炉およびその運転制御方法に関する。 Embodiments described herein relate generally to a liquid metal cooled nuclear reactor and an operation control method thereof.
反射体制御原子炉は反射体を微小な速度で移動させて燃料を燃焼させる商用原子炉で、受動的安全性の確保が容易な金属燃料炉心に微小速度で移動する反射体を採用することにより、高い安全性の確保(負またはゼロボイド反応度炉心など)と長い炉心寿命の実現が可能になる。 The reflector-controlled reactor is a commercial reactor that burns fuel by moving the reflector at a minute speed. By adopting a reflector that moves at a minute speed in a metal fuel core that is easy to ensure passive safety. , Ensuring high safety (such as negative or zero void reactivity core) and long core life.
一般に、反射体制御原子炉においては、炉心外周に設けられた反射体を上下に移動させることにより中性子のストリーミング効果を利用して炉心出力制御を行う。反射体制御原子炉の原子炉容器内は、筒状の隔壁で区切られている。 Generally, in a reflector-controlled nuclear reactor, core power control is performed using the streaming effect of neutrons by moving a reflector provided on the outer periphery of the core up and down. The inside of the reactor vessel of the reflector control reactor is divided by a cylindrical partition wall.
一般に、炉心上方に設けられた上部プレナム領域では、主循環ポンプトリップを伴う炉心スクラム時において、冷却材であるナトリウムの流量が低下した状態で、炉心出口の冷却材温度が急激に低下した場合、その上方の高温領域との間で熱成層化現象の発生が予想される。 In general, in the upper plenum region provided above the core, when the core scram with the main circulation pump trip is in a state where the flow rate of sodium, which is the coolant, is reduced, It is expected that a thermal stratification phenomenon will occur between the upper high temperature region.
熱成層化現象が発生すると、上部プレナムにおいて、急峻な温度勾配とそれに伴う熱応力が生じ、熱変形などの不具合が起こる。これは、反射体制御原子炉ばかりではなく、液体金属冷却型原子炉において、構造健全性を低下させる要因となる。 When the thermal stratification phenomenon occurs, a steep temperature gradient and accompanying thermal stress are generated in the upper plenum, resulting in problems such as thermal deformation. This becomes a factor of lowering structural soundness not only in the reflector controlled reactor but also in the liquid metal cooled nuclear reactor.
たとえば、自然循環時に、炉心バレルと隔壁との間にある反射体領域では、炉心側からの熱移行がある。また、中性子照射により反射体が中性子を吸収する際、反射体から発熱する。炉心に近いほど中性子照射が大きいため、発熱が大きくなる。 For example, during natural circulation, there is heat transfer from the core side in the reflector region between the core barrel and the bulkhead. Further, when the reflector absorbs neutrons by neutron irradiation, the reflector generates heat. The closer to the core, the greater the neutron irradiation, and the greater the heat generated.
さらに、原子炉主冷却系とは別に、原子炉容器内の冷却材の熱を除去する補助冷却系が設けられている場合は、原子炉容器の外壁に近い側の流路は冷やされる。したがって、反射体の内側の温度が高く、外側の温度が低くなるために、原子炉容器内の径方向で、内側は温度上昇による上昇流が発達し、外側では下降流ができる。 Furthermore, when an auxiliary cooling system for removing the heat of the coolant in the reactor vessel is provided separately from the reactor main cooling system, the flow path on the side close to the outer wall of the reactor vessel is cooled. Accordingly, since the temperature inside the reflector is high and the temperature outside is low, an upward flow due to a temperature increase develops in the radial direction inside the reactor vessel, and a downward flow can be generated outside.
また、この反射体領域には下部から低温冷却材を流すため対流が起こる。この対流のために径方向温度分布ができ、熱応力が発生して熱変形等の不具合が生じる恐れがある。これは反射体制御原子炉の構造健全性を低下させる要因ともなる。これを避けるために反射体支持板に小さな孔を設け、反射体部の熱流れを制御するような技術が開示されている(特許文献1)。 In addition, convection occurs in this reflector region because the low-temperature coolant flows from the lower part. Due to this convection, a temperature distribution in the radial direction is generated, and there is a risk that a thermal stress is generated and problems such as thermal deformation occur. This also causes a decrease in the structural integrity of the reflector controlled reactor. In order to avoid this, a technique has been disclosed in which a small hole is provided in the reflector support plate to control the heat flow of the reflector (Patent Document 1).
しかしながら、ポンプトリップ時の上部プレナムの温度成層化を緩和する手法についての技術の提案はなされていない。 However, no technical proposal has been made on a technique for mitigating the temperature stratification of the upper plenum during a pump trip.
炉心スクラム後においては、冷却材が炉心から受ける熱は大きく減少するため、低温のまま上部プレナムに流入して温度成層化が発生する。この温度成層化による成層界面における急峻な温度勾配は、熱応力による熱変形などの不具合を引き起こす。 After the core scram, since the heat received by the coolant from the core is greatly reduced, it flows into the upper plenum at a low temperature and temperature stratification occurs. The steep temperature gradient at the stratification interface due to this temperature stratification causes problems such as thermal deformation due to thermal stress.
そこで、本発明の実施形態は、液体金属冷却型原子炉の上部プレナムで発生する成層界面の温度勾配を緩和することを目的とする。 Therefore, an embodiment of the present invention aims to alleviate the temperature gradient at the stratification interface generated in the upper plenum of the liquid metal cooled nuclear reactor.
上述の目的を達成するため、本発明の実施形態による液体金属冷却型原子炉は、炉心と、前記炉心および前記炉心を冷却する原子炉冷却材を内包する原子炉容器と、前記原子炉容器の上部を密閉する遮蔽プラグと、前記遮蔽プラグから垂下され支持されて前記炉心の上方に設けられた炉心上部機構と、前記原子炉容器内に設けられて前記原子炉冷却材を循環させる主循環ポンプと、前記原子炉容器内に設けられて前記原子炉冷却材から前記原子炉容器の外部に熱を除去する中間熱交換器と、原子炉停止後の前記原子炉容器内の原子炉冷却材の温度成層化を緩和する温度成層化緩和装置と、を備えることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a liquid metal cooled nuclear reactor according to an embodiment of the present invention includes a core, a reactor vessel containing a reactor coolant that cools the core and the reactor core, and A shielding plug that seals the upper part; a core upper mechanism that is suspended from and supported by the shielding plug and provided above the core; and a main circulation pump that is provided in the reactor vessel and circulates the reactor coolant. An intermediate heat exchanger provided in the reactor vessel for removing heat from the reactor coolant to the outside of the reactor vessel, and a reactor coolant in the reactor vessel after the reactor is shut down And a temperature stratification mitigation device for mitigating temperature stratification.
また、本発明の実施形態は、炉心と、前記炉心および前記炉心を冷却する原子炉冷却材を内包する原子炉容器と、前記原子炉容器の上部を密閉する遮蔽プラグと、前記遮蔽プラグから垂下され支持されて前記炉心の上方に設けられて制御棒駆動機構を支持する炉心上部機構と、前記原子炉容器内に設けられて前記原子炉冷却材を循環させる主循環ポンプと、前記原子炉容器内に設けられて前記原子炉容器の外部に前記原子炉冷却材の熱を除去する中間熱交換器と、を備えた液体金属冷却型原子炉の運転制御方法であって、原子炉停止後に、前記主循環ポンプによる駆動方向を逆向きにすることにより前記原子炉冷却材を逆流させ、前記中間熱交換器出口の低温の前記原子炉冷却材を前記中間熱交換器入口付近まで移動させる逆流ステップと、前記逆流ステップの後に、前記逆方向の駆動を停止し、順方向に戻し前記原子炉冷却材を順流に復帰させる順流ステップと、を有することを特徴とする。 In addition, an embodiment of the present invention includes a reactor core, a reactor vessel containing a reactor coolant that cools the reactor core and the reactor core, a shielding plug that seals an upper portion of the reactor vessel, and a suspension depending on the shielding plug. An upper core mechanism that is supported and provided above the core to support the control rod drive mechanism, a main circulation pump that is provided in the reactor vessel and circulates the reactor coolant, and the reactor vessel An intermediate heat exchanger that is provided inside and removes heat of the reactor coolant outside the reactor vessel, and a liquid metal cooled nuclear reactor operation control method, A reverse flow step of causing the reactor coolant to flow backward by reversing the driving direction by the main circulation pump and moving the low-temperature reactor coolant at the intermediate heat exchanger outlet to the vicinity of the intermediate heat exchanger inlet When, After the serial reflux step, the driving of the reverse stop, and having a forward flow step of returning the reactor coolant back to the forward direction in the forward flow, a.
本発明の実施形態によれば、液体金属冷却型原子炉の上部プレナムで発生する成層界面の温度勾配を緩和することができる。 According to the embodiment of the present invention, the temperature gradient of the stratification interface generated in the upper plenum of the liquid metal cooled nuclear reactor can be relaxed.
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る液体金属冷却型原子炉およびその運転制御方法について説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には、共通の符号を付して、重複説明は省略する。 Hereinafter, a liquid metal cooled nuclear reactor and an operation control method thereof according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. Here, the same or similar parts are denoted by common reference numerals, and redundant description is omitted.
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態に係る反射体制御原子炉の原子炉容器内の構成を示す立断面図である。
[First Embodiment]
FIG. 1 is an elevational cross-sectional view showing a configuration in a reactor vessel of a reflector controlled nuclear reactor according to a first embodiment of the present invention.
原子炉冷却材を内包する原子炉容器1内に、炉心2が設けられており、炉心2の径方向外側は筒状の炉心バレル4に囲まれている。炉心バレル4のさらに外側には筒状の隔壁5が設けられており、その外側には遮蔽体8が設けられている。
A
炉心バレル4と隔壁5の間の環状空間には、上下駆動される反射体3が設けられており、反射体3の鉛直方向の位置によって炉心2の反応度が制御される。
In the annular space between the
遮蔽体8の上方には原子炉容器1内の原子炉冷却材を循環する主循環用電磁ポンプ7が設けられており、さらにその上方には、原子炉冷却材から熱を除去する中間熱交換器6が設けられている。
Above the
原子炉容器1の上部には遮蔽プラグ10が設けられており、原子炉容器1の上部の開口を密閉している。原子炉容器1内の原子炉冷却材(たとえば金属ナトリウム)は液面100aを形成しており、液面100aの上部空間はアルゴンガスなどの不活性ガスで満たされている。
A
遮蔽プラグ10の中央を貫通して、炉心上部機構9が設けられている。炉心上部機構9は、遮蔽プラグ10から垂下され支持されており、炉心2出口直上まで延びている。炉心上部機構9には、炉心中央部に挿入される安全棒などを駆動する制御棒駆動機構9aが収納されている。なお、炉心上部機構9には、炉心出口の温度や流速などの炉心出口計装などが収納されていてもよい。
A core
遮蔽プラグ10には、原子炉停止後の原子炉容器1内の原子炉冷却材の温度成層化緩和装置として冷却装置20が取り付けられている。冷却装置20は、冷却部21、放熱部22および冷却配管23を有する。冷却部21、冷却配管23、放熱部22の高温側内は、冷却媒体が封じ込まれている。冷却媒体は、たとえば、ガスや液体状の冷媒等でよい。
A
冷却部21は、原子炉冷却材の液面100aより下であって、成層界面100bが形成されると考えられるレベルより上方を中心に設けられており、冷却部21周囲の原子炉冷却材を冷却する。放熱部22は、熱交換器であり、原子炉容器1および遮蔽プラグ10の外側、たとえば遮蔽プラグ10上に設けられており、冷却部21から冷却配管23を経由して移送された原子炉冷却材からの熱を2次側の伝熱媒体に伝達することによって放出する。
The cooling unit 21 is provided below the liquid level 100a of the reactor coolant and above the level at which the stratification interface 100b is considered to be formed, and the reactor coolant around the cooling unit 21 is disposed. Cooling. The
なお、放熱量は、温度成層化を解除するに必要な程度でよいので、放熱部22は、たとえば、ヒートパイプや雰囲気に放出することでもよい。
In addition, since the heat dissipation amount may be a level necessary for canceling the temperature stratification, the
図2は、本発明の第1の実施形態に係る反射体制御原子炉の原子炉容器内の構成を示す水平断面図である。冷却部21は、径方向には、炉心上部機構9と原子炉容器1の周囲の温度成層化を回避するために、炉心上部機構9と原子炉容器1の近傍に設けられている。また、炉心上部機構9と原子炉容器1の周方向に温度のアンバランスが生ずることを回避するために、周方向に対称となるように冷却部21は配設されている。
FIG. 2 is a horizontal cross-sectional view showing the configuration inside the reactor vessel of the reflector controlled nuclear reactor according to the first embodiment of the present invention. The cooling unit 21 is provided in the vicinity of the core
以上のように構成された本実施形態においては、通常運転時には、原子炉冷却材は、主循環用電磁ポンプ7により駆動され、原子炉容器1内を循環する。
In the present embodiment configured as described above, during normal operation, the reactor coolant is driven by the main circulation
すなわち、原子炉冷却材は、主循環用電磁ポンプ7により下方に吐出され、遮蔽体8の領域に流入し、各遮蔽体8の周囲を下方に流れ、原子炉容器1下部の下部プレナム11に流入する。
That is, the reactor coolant is discharged downward by the main circulation
下部プレナム11で上向きに流れの方向を変えて、炉心2に流入する。なお、炉心2への流入するのと並列に一部は、反射体3が設けられている領域すなわち炉心バレル4と隔壁5との間の環状流路にも流入する。
The flow is changed upward in the lower plenum 11 and flows into the
炉心2から高温状態で流出した後、炉心上部機構9の周囲を上昇し、炉心2上方の上部プレナム12に入る。上部プレナム12では、隔壁5の上端を乗り越える。隔壁5の外側に出た後、原子炉冷却材は、下側に向きを変えて、中間熱交換器6に流入し、中間熱交換器6で冷却された後に、再び、主循環用電磁ポンプ7に入る。
After flowing out from the
原子炉が停止すると、主循環用電磁ポンプ7は通常の運転を停止し、主循環用電磁ポンプ7が健全であれば低流量モードに移行する。このように原子炉容器1内の循環流量が低くなった状態では、原子炉容器1内の原子炉冷却材の流れは、原子炉冷却材の液面100a付近までには十分に到達しないことから、この状況が進めば、熱成層化現象により、徐々に成層化が進み成層界面100bが形成されてくる。
When the nuclear reactor is stopped, the main circulation
このとき、冷却装置20を起動させて、原子炉冷却材の液面100a直下近傍の冷却部21が設けられている周囲の原子炉冷却材を冷却する。温度成層による成層界面100bより上部の高温の原子炉冷却材は冷却され温度が低下して下方に流れる。この結果、原子炉冷却材の温度成層化による成層界面100bが乱される。この混合によって成層界面100bに形成された急峻な温度勾配は緩和される。
At this time, the
以上のように、本実施形態によれば、液体金属冷却型原子炉の上部プレナム12で発生する成層界面100bの温度勾配を緩和することができる。 As described above, according to this embodiment, the temperature gradient of the stratification interface 100b generated in the upper plenum 12 of the liquid metal cooled nuclear reactor can be relaxed.
[第2の実施形態]
図3は、本発明の第2の実施形態に係る反射体制御原子炉の原子炉容器内の構成を示す立断面図である。本実施形態による温度成層化緩和装置は、炉心上部機構9の側面に設けられた混合用電磁ポンプ31を備えている。破線で温度成層化による成層界面100bの凡その高さの例を示している。混合用電磁ポンプ31は、想定される成層界面100bの上下にまたがって設けられている。
[Second Embodiment]
FIG. 3 is an elevational cross-sectional view showing the configuration inside the reactor vessel of the reflector controlled nuclear reactor according to the second embodiment of the present invention. The temperature stratification mitigation device according to the present embodiment includes a mixing
図4は、本発明の第2の実施形態に係る反射体制御原子炉の原子炉容器内の構成を示す水平断面図である。混合用電磁ポンプ31は、炉心上部機構9の周囲の一部に巻きつくように設けられている。炉心上部機構9の周方向に大きな温度分布が発生しないように周方向にできるだけ対称に配設することが望ましい。
FIG. 4 is a horizontal cross-sectional view showing the configuration inside the reactor vessel of the reflector controlled nuclear reactor according to the second embodiment of the present invention. The mixing
このように構成された本実施形態では、原子炉停止後の低流量状態において、混合用電磁ポンプ31を上昇流が生じるように駆動させると、成層界面100bより下側の温度の低い原子炉冷却材が上昇し、成層界面100bより上方の温度の高い領域に流入するため、上下に循環流が生じ、温度成層化が緩和される。
In the present embodiment configured as described above, when the mixing
また、混合用電磁ポンプ31で下降流が生じるように駆動させると、成層界面100bより上側の温度の高い原子炉冷却材が下降し、成層界面100bより下方の温度の低い領域に流入するため、原子炉冷却材の温度成層化による成層界面100bが乱される。この混合によって成層界面100bに形成された急峻な温度勾配は緩和される。
Further, when the mixing
以上のように、本実施形態によれば、液体金属冷却型原子炉の上部プレナム12で発生する成層界面100bの温度勾配を緩和することができる。 As described above, according to this embodiment, the temperature gradient of the stratification interface 100b generated in the upper plenum 12 of the liquid metal cooled nuclear reactor can be relaxed.
[第3の実施形態]
図5は、本発明の第3の実施形態に係る反射体制御原子炉の原子炉容器内の構成を示す立断面図である。本実施形態による温度成層化緩和装置は、炉心上部機構9の側面に設けられた電磁石41を備えている。破線で温度成層化による成層界面100bの凡その高さの例を示している。電磁石41は、想定される成層界面100bより下側に設けられている。
[Third Embodiment]
FIG. 5 is an elevational cross-sectional view showing the configuration inside the reactor vessel of the reflector controlled nuclear reactor according to the third embodiment of the present invention. The temperature stratification mitigation device according to the present embodiment includes an electromagnet 41 provided on a side surface of the core
図6は、本発明の第3の実施形態に係る反射体制御原子炉の原子炉容器内の構成を示す水平断面図である。電磁石41は、炉心上部機構9の周囲の一部に巻きつくように設けられている。炉心上部機構9の周方向に大きな温度分布が発生しないように周方向にできるだけ対称に配設することが望ましい。
FIG. 6 is a horizontal cross-sectional view showing the configuration inside the reactor vessel of the reflector-controlled nuclear reactor according to the third embodiment of the present invention. The electromagnet 41 is provided to wrap around a part of the periphery of the core
このように構成された本実施形態では、原子炉停止後の低流量状態において、電磁石41を励磁すると電磁石41周辺に磁界が生ずる。この磁界による磁気熱量効果によって周囲の原子炉冷却材は温度が上昇する。 In the present embodiment configured as described above, a magnetic field is generated around the electromagnet 41 when the electromagnet 41 is excited in a low flow rate state after stopping the reactor. Due to the magnetocaloric effect of this magnetic field, the temperature of the surrounding reactor coolant rises.
温度が上昇した原子炉冷却材は、浮力により成層界面100bより下側から上方に流入する。上方に流入した後は、磁場の影響から解放されるため、温度はもとの状態に復帰する。このため、成層界面100bより上方の温度の高い領域に低温の原子炉冷却材が存在することになり、下方に再び降下する。この結果、自然対流による循環流が生じ、成層界面100bが揺らいで温度混合する。この混合によって成層界面100bに形成された急峻な温度勾配は緩和される。 The reactor coolant whose temperature has risen flows upward from below the stratification interface 100b due to buoyancy. After flowing upward, the temperature returns to the original state because it is released from the influence of the magnetic field. For this reason, a low-temperature reactor coolant exists in a high temperature region above the stratification interface 100b, and descends downward again. As a result, a circulating flow by natural convection is generated, and the stratified interface 100b fluctuates and mixes with temperature. By this mixing, the steep temperature gradient formed at the stratification interface 100b is relaxed.
以上のように、本実施形態によれば、液体金属冷却型原子炉の上部プレナム12で発生する成層界面100bの温度勾配を緩和することができる。 As described above, according to this embodiment, the temperature gradient of the stratification interface 100b generated in the upper plenum 12 of the liquid metal cooled nuclear reactor can be relaxed.
[第4の実施形態]
図7は、本発明の第4の実施形態に係る反射体制御原子炉の原子炉容器内の構成および冷却材の動きを示す立断面図である。本実施形態による温度成層化緩和装置は、原子炉を停止した後の主循環用電磁ポンプ7を制御する炉停止後制御装置50を備えている。
[Fourth Embodiment]
FIG. 7 is an elevational sectional view showing the configuration of the reactor vessel and the movement of the coolant in the reflector controlled nuclear reactor according to the fourth embodiment of the present invention. The temperature stratification mitigation device according to the present embodiment includes a
炉停止後制御装置50は、原子炉が停止した信号を受けて後、成層界面100bが生ずると想定される適当な時間遅れの後に、主循環用電磁ポンプ7に通常と逆方向に駆動するように指令信号を発する。
After receiving a signal indicating that the reactor has been stopped, the
主循環用電磁ポンプ7が逆流方向に原子炉容器1内の原子炉冷却材を駆動することにより、中間熱交換器6の出口付近(下側)にある冷却されて低温になっている原子炉冷却材は、中間熱交換器6の入口側(上側)に戻る。
The main circulation
このように中間熱交換器6出口側(下側)の低温の原子炉冷却材が入口側(上側)に戻ると想定される適切な時間間隔後に、炉停止後制御装置50は逆流方向運転を停止し順流方向に駆動するように主循環用電磁ポンプ7に指令信号を発する。必要によって、その後も、同様の制御を反復する。
After an appropriate time interval in which the low-temperature reactor coolant on the outlet side (lower side) of the intermediate heat exchanger 6 is supposed to return to the inlet side (upper side) in this way, the
次に、このような炉停止後制御装置50による制御による作用を説明する。
Next, the effect | action by control by such a
逆流方向に原子炉容器1内の原子炉冷却材を駆動することにより、中間熱交換器6出口付近(下側)の低温の原子炉冷却材が中間熱交換器6の入口側に戻るが、この際に、中間熱交換器6と隔壁5とで形成される環状のギャップにも低温の原子炉冷却材が流れこみ、隔壁5の温度が低下する。
By driving the reactor coolant in the
この状態で、順流に戻ると、隔壁5は低温となっているため、成層界面100bより上にある高温冷却材は、隔壁5によって冷やされるため、隔壁5の近傍で下降流が生じる。このようにして、成層界面100bから隔壁5上端までの高温の原子炉冷却材に自然対流が生じ、成層界面100bに生じた急激な温度分布が緩和される。
In this state, when returning to the forward flow, since the
以上のように、本実施形態によれば、液体金属冷却型原子炉の上部プレナム12で発生する成層界面100bの温度勾配を緩和することができる。 As described above, according to this embodiment, the temperature gradient of the stratification interface 100b generated in the upper plenum 12 of the liquid metal cooled nuclear reactor can be relaxed.
なお、本実施形態は、炉停止後制御装置50による例を示したが、制御装置による自動的な制御に限定されるものではなく、人為的に操作してもよい。
In addition, although this embodiment showed the example by the
図8は、本発明の第4の実施形態に係る反射体制御原子炉の運転制御方法を示すフロー図である。 FIG. 8 is a flowchart showing an operation control method of the reflector controlled nuclear reactor according to the fourth embodiment of the present invention.
原子炉停止後に、成層界面100bが形成されると考えられる時点において、主循環用電磁ポンプ7による駆動方向を逆向きにすることにより原子炉冷却材を逆流させ、中間熱交換器6出口付近の低温の原子炉冷却材を中間熱交換器6入口付近まで移動させる(S01)。
At the time when the stratification interface 100b is considered to be formed after the reactor shutdown, the reactor coolant is caused to flow backward by reversing the driving direction of the main circulation
ステップS01の後に、中間熱交換器6出口付近の低温の原子炉冷却材を中間熱交換器6入口付近まで移動したと考えられる時点で、逆流を停止し順流に戻す(S02)。 After step S01, when it is considered that the low-temperature reactor coolant near the outlet of the intermediate heat exchanger 6 has moved to the vicinity of the inlet of the intermediate heat exchanger 6, the reverse flow is stopped and returned to the forward flow (S02).
この変形例においても、同様の作用、効果を得ることができる。 Also in this modification, the same operation and effect can be obtained.
[その他の実施形態]
以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。たとえば、各実施形態は、反射体制御原子炉に本発明を適用した例を示しているが、反射体制御原子炉以外の液体冷却型原子炉に一般的に適用可能である。また、たとえば、原子炉容器内の循環は、電磁ポンプに限るものではなく、機械式のポンプでもよい。
[Other Embodiments]
As mentioned above, although some embodiment of this invention was described, these embodiment is shown as an example and is not intending limiting the range of invention. For example, although each embodiment has shown the example which applied this invention to the reflector control nuclear reactor, it is generally applicable to liquid cooling type reactors other than a reflector control nuclear reactor. Further, for example, the circulation in the reactor vessel is not limited to the electromagnetic pump, and may be a mechanical pump.
また、各実施形態の特徴を組み合わせてもよい。すなわち、原子炉容器1内部に冷却部21を設けること、炉心上部機構9に混合用電磁ポンプ31を設けること、炉心上部機構9に電磁石41を設けること、および炉停止後制御装置50を設けることは、互いに矛盾するものではなくこれらを組み合わせてもよい。
Moreover, you may combine the characteristic of each embodiment. That is, the cooling unit 21 is provided in the
さらに、これらの実施形態はその他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。 Furthermore, these embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the scope of the invention.
これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。 These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
1・・・原子炉容器
2・・・炉心
3・・・反射体
4・・・炉心バレル
5・・・隔壁
6・・・中間熱交換器
7・・・主循環用電磁ポンプ(主循環ポンプ)
8・・・遮蔽体
9・・・炉心上部機構
9a・・・制御棒駆動機構
10・・・遮蔽プラグ
11・・・下部プレナム
12・・・上部プレナム
20・・・冷却装置
21・・・冷却部
22・・・放熱部
23・・・冷却配管
31・・・混合用電磁ポンプ
41・・・電磁石
50・・・炉停止後制御装置
100a・・・液面
100b・・・成層界面
DESCRIPTION OF
8 ...
Claims (6)
前記炉心および前記炉心を冷却する原子炉冷却材を内包する原子炉容器と、
前記原子炉容器の上部を密閉する遮蔽プラグと、
前記遮蔽プラグから垂下され支持されて前記炉心の上方に設けられた炉心上部機構と、
前記原子炉容器内に設けられて前記原子炉冷却材を循環させる主循環ポンプと、
前記原子炉容器内に設けられて前記原子炉冷却材から前記原子炉容器の外部に熱を除去する中間熱交換器と、
原子炉停止後の前記原子炉容器内の原子炉冷却材の温度成層化を緩和する温度成層化緩和装置と、
を備えることを特徴とする液体金属冷却型原子炉。 The reactor core,
A reactor vessel containing the reactor core and a reactor coolant that cools the reactor core;
A shielding plug for sealing the top of the reactor vessel;
A core upper mechanism that is suspended from and supported by the shielding plug and is provided above the core;
A main circulation pump provided in the reactor vessel for circulating the reactor coolant;
An intermediate heat exchanger provided in the reactor vessel for removing heat from the reactor coolant to the outside of the reactor vessel;
A thermal stratification mitigation device for mitigating thermal stratification of the reactor coolant in the reactor vessel after the reactor shutdown;
A liquid metal cooled nuclear reactor.
前記原子炉容器内の前記原子炉冷却材の液面より下方かつ前記炉心より上方にあって前記原子炉冷却材を冷却する冷却部と、
前記原子炉容器外にあって前記冷却部からの入熱を放出する放熱部と、
前記冷却部と前記放熱部とを接続する冷却配管と、
を有することを特徴とする請求項1に記載の液体金属冷却型原子炉。 The temperature stratification mitigation device is:
A cooling unit that cools the reactor coolant below the liquid level of the reactor coolant in the reactor vessel and above the core;
A heat dissipating part that is outside the reactor vessel and releases heat input from the cooling part;
A cooling pipe connecting the cooling part and the heat dissipation part;
The liquid metal cooled nuclear reactor according to claim 1, wherein
前記炉心上部機構の側部に配設されて前記原子炉冷却材の液面より下方かつ前記炉心より上方にあって周囲の前記原子炉冷却材を上昇させる電磁ポンプを有する、
ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載の液体金属冷却型原子炉。 The temperature stratification mitigation device is:
An electromagnetic pump disposed on a side of the core upper mechanism and below the liquid level of the reactor coolant and above the core to raise the surrounding reactor coolant;
The liquid metal cooled nuclear reactor according to claim 1 or 2, wherein
前記炉心上部機構の側部に配設されて前記原子炉冷却材の温度成層界面より下にあって周囲の前記原子炉冷却材を磁気熱量効果により温度上昇させる電磁石を有する、
ことを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか一項に記載の液体金属冷却型原子炉。 The temperature stratification mitigation device is:
An electromagnet disposed on a side of the core upper mechanism and below the temperature stratification interface of the reactor coolant to raise the temperature of the surrounding reactor coolant by magnetocaloric effect;
The liquid metal cooled nuclear reactor according to any one of claims 1 to 3, wherein
原子炉停止後に、前記原子炉冷却材を逆流させた後に順流に復帰させるように前記主循環ポンプを制御する炉停止後制御装置を有する、
ことを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか一項に記載の液体金属冷却型原子炉。 The temperature stratification mitigation device is:
After the reactor shutdown, it has a post-reactor control device that controls the main circulation pump so as to return to the forward flow after the reactor coolant is made to flow backward.
The liquid metal cooled nuclear reactor according to any one of claims 1 to 4, wherein the liquid metal cooled nuclear reactor is provided.
前記炉心および前記炉心を冷却する原子炉冷却材を内包する原子炉容器と、
前記原子炉容器の上部を密閉する遮蔽プラグと、
前記遮蔽プラグから垂下され支持されて前記炉心の上方に設けられて制御棒駆動機構を支持する炉心上部機構と、
前記原子炉容器内に設けられて前記原子炉冷却材を循環させる主循環ポンプと、
前記原子炉容器内に設けられて前記原子炉容器の外部に前記原子炉冷却材の熱を除去する中間熱交換器と、
を備えた液体金属冷却型原子炉の運転制御方法であって、
原子炉停止後に、前記主循環ポンプによる駆動方向を逆向きにすることにより前記原子炉冷却材を逆流させ、前記中間熱交換器出口の低温の前記原子炉冷却材を前記中間熱交換器入口付近まで移動させる逆流ステップと、
前記逆流ステップの後に、前記逆方向の駆動を停止し、順方向に戻し前記原子炉冷却材を順流に復帰させる順流ステップと、
を有することを特徴とする液体金属冷却型原子炉の運転制御方法。 The reactor core,
A reactor vessel containing the reactor core and a reactor coolant that cools the reactor core;
A shielding plug for sealing the top of the reactor vessel;
An upper core mechanism that is suspended from and supported by the shielding plug and is provided above the core to support the control rod drive mechanism;
A main circulation pump provided in the reactor vessel for circulating the reactor coolant;
An intermediate heat exchanger provided in the reactor vessel for removing heat of the reactor coolant to the outside of the reactor vessel;
An operation control method for a liquid metal cooled nuclear reactor comprising:
After the reactor is shut down, the reactor coolant is caused to flow backward by reversing the driving direction of the main circulation pump, and the low-temperature reactor coolant at the intermediate heat exchanger outlet is moved to the vicinity of the intermediate heat exchanger inlet A backflow step to move to,
After the reverse flow step, stop the reverse direction drive, return to the forward direction and return the reactor coolant to the normal flow step,
An operation control method for a liquid metal cooled nuclear reactor.
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JP2012148549A JP2014010105A (en) | 2012-07-02 | 2012-07-02 | Liquid metal-cooled nuclear reactor, and operation control method therefor |
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