JP2731158B2 - 高速増殖炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は原子炉建屋のベースマット上に載置されるタ
ンク型の高速増殖炉に係り、とりわけ設計地震荷重を低
減することができる高速増殖炉に関する。

（従来の技術） 第５図に従来のタンク型の高速増殖炉の概略構成を示
す。有底円筒状の主容器１の内部には核反応によって熱
エネルギを発生させる炉心２が設けられている。また主
容器１の内部には一次冷却材としての液体金属17（通常
液体ナトリウム）を循環させる複数の主循環ポンプ３、
一次冷却材から二次冷却材としての液体金属（図示せ
ず）（通常液体ナトリウム）へ熱エネルギを伝達する複
数の中間熱交換機４等よりなる一次冷却系設備が収容さ
れている。

炉心２の下部には炉心入口プレナム部44が設けられ、
炉心２及び炉心入口プレナム部44は主容器１内の底部に
設けられた炉心支持体６に支持されている。また前記炉
心２の上方には炉心上部機構７が配設されている。

また主容器１の内部には隔壁支持体8Aに支持された隔
壁８が水平方向に配置されている。そしてこの隔壁８に
より、主容器１内の空間が上方のホットプール９と下方
のコールドプール10とに区画されている。

前記複数の主循環ポンプ３および複数の中間熱変換器
４は、いずれも主容器１内に周方向等間隔に配置されて
いる。また各主循環ポンプ３の下端には炉内配管11が接
続され、この炉内配管11の下端部は前記コールドプール
10内から炉心入口プレナム部44まで延設されている。そ
して各主循環ポンプ３の下部より炉内配管11に亘って薄
肉円筒体42にて囲み、この円筒体42の下端を前記隔壁８
を貫通してコールドプール10内へ導入させ、円筒体42の
内部をコールドプール10の内部空間に連通させている。

主容器１の外側には、万一の冷却材漏洩事故に備えて
有底円筒状の安全容器13が設けられている。

そして以上のように構成された高速増殖炉は、安全容
器13の上部外周に設けられた支持部材47を介して原子炉
建屋のキャビティ・ウォール14に支持されている。

また上記キャビティ・ウォール14の上部開口および主
容器１の上部開口は、上蓋をなすルーフ・スラブ45で閉
塞されている。

ルーフ・スラブ45には、空洞部46が形成され、この空
洞部46に冷却ガスを循環させることによって、ルーフ・
スラブ45の過熱を防止するようにしている。またホット
プール９及びコールドプール10には一次冷却材としての
液体金属17（通常、液体ナトリウム）が収容されている
が、この液体金属17の液面とルーフ・スラブ45との間に
はカバーガスが充填されている。

次に従来のタンク型高速増殖炉の作用について説明す
る。

まず一次冷却材である液体金属17は炉心２を上方に向
って通過する間に核反応による熱エネルギを受けて高温
となり、炉心上部機構７の窓孔（図示せず）を通してホ
ットプール９内へ流入する。そして中間熱交換器４に上
部より流入し、二次冷却材としての液体金属に熱エネル
ギを伝達して温度を低下させながらコールドプール10内
へ流下する。一方、コールドプール10内の液体金属17は
主循環ポンプ３により昇圧され、炉内配管11を通って炉
心入口プレナム部44へ戻される。なお、中間熱交換器４
で加熱された二次冷却材としての液体金属は主容器１の
外部へ導かれ、タービン駆動用の蒸気を加熱することに
なる。

（発明が解決しようとする課題） 以上のように構成された従来の高速増殖炉において
は、高速増殖炉全体が支持部材47を介してキャビティ・
ウォール14で支持されているため、地震時の入力地震動
がキャビティウォール14の振動により増幅されて高速増
殖炉に入ることとなる。この入力地震動力の増大によっ
て設計地震荷重を大きくとらなければならず、このこと
によって主容器１の板厚増大、炉心支持体６の高剛性
化、およびルーフスラブ45の高剛性化等をもたらす。こ
のことは構造部材物量の増大につながり、プラント建設
費の増大に至ることとなる。

このような問題を解決するものとして、主容器とその
外側に設けられた安全容器とを備え、原子炉建屋のベー
スマット上の基礎ビームにローラを介して載置された高
速増殖炉が知られている（ソ連,BN−600号）。また、同
じく主容器と安全容器とを備え、安全容器の下方に設け
られた支持スカートを介して原子炉建屋のベースマット
上に載置された高速増殖炉が知られている（ソ連,BN−8
00号）。

これらはキャビティ・ウォールに支持されるものでは
なくベースマット上に載置されるものであるから入力地
震動力の増幅を防止できるが、限られた箇所に支持され
るため、支持箇所の荷重が増大してしまうという問題が
ある。

一方、主容器内部の諸機械を鋼材を介して主容器で支
持し、この主容器をベースマット上のコンクリートパイ
ルにローラを介して載置した高速増殖炉が知られている
（たとえば特開昭61−791号公報）。

これもベースマット上に載置されるものであるから入
力地震荷重の増幅を防止することができるが、ローラを
介して支持されるためローラに集中荷重が加わってしま
うという問題がある。

本発明はこのような点を考慮してなされたものであ
り、設計地震荷重を低減することができるとともに安定
して支持することができる高速増殖炉を提供することを
目的とする。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は上蓋を有し内部に炉心、炉心上部機構、主循
環ポンプ、中間熱交換器および液体金属を収納するとと
もに、略水平に配置された隔壁によって内部をホットプ
ールとコールドプールに区間した有底円筒状の主容器
と、この主容器の外側に設けられた有底円筒状の安全容
器とを備え、原子炉建屋のベースマット上に載置してな
る高速増殖炉であって、前記主容器および前記安全容器
の底板を平板で形成し、前記主容器底板と前記安全容器
底板との間に主容器支持鋼材を配設し、かつ前記安全容
器底板と前記ベースマットとの間に安全容器支持鋼材を
配設し、前記主容器底板の略周縁から下方に、前記安全
容器底板と連結しかつ前記ベースマットに固定される主
容器支持スカートを垂設し、前記主容器内に前記炉心を
支持する炉心支持スカートを設け、この炉心支持スカー
トを前記主容器底板下方に延設するとともに前記安全容
器底板と連結しかつ前記ベースマットに固定したことを
特徴としている。

（作 用） 本発明によれば、主容器底板にかかる荷重は、主容器
支持鋼材、安全容器底板および安全容器支持鋼材を介し
て均一分布荷重となってベースマットに伝達される。一
方、地震時における入力地震動は地盤から原子炉建屋の
ベースマットに入り、安全容器支持鋼材、安全容器底板
および主容器支持鋼材を介して主容器底板に伝達され
る。そして、水平方向の地震動は、ベースマット、平板
からなる安全容器の底板、安全容器、平板からなる主容
器の底板、主容器の順に伝わり、主容器支持鋼材と安全
容器支持鋼材によって、水平方向の免震をを行うことが
できる。また、垂直方向の地震動は、主容器底板から安
全容器底板に連結されベースマットに固定された主容器
支持スカートと、炉心から主容器底板、安全容器底板の
順に連結されベースマットに固定された炉心支持スカー
トとによって、主容器、安全容器に伝わり、主容器支持
鋼材、安全容器支持鋼材によって免震される。このよう
にして、本願発明は、水平、垂直の２方向について、３
次元的な免震を行うことができる。また、主容器底板と
安全容器底板との間および安全容器底板の下側に、それ
ぞれ主容器支持鋼材、安全容器支持鋼材を配設している
から、主容器底板、安全容器底板に加わる荷重を均一分
布荷重にすることができる。

（実施例） 以下図面を参照して本発明の実施例について説明す
る。

第１図および第２図は本発明による高速増殖炉の第１
の実施例を示す図である。

第１図において、有底円筒状の主容器１の内部には核
反応によって熱エネルギを発生させる炉心２が設けられ
ている。また主容器１の内部には一次冷却材としての液
体金属17（通常液体ナトリウム）を循環させる複数の主
循環ポンプ３、一次冷却材から二次冷却材としての液体
金属（図示せず）（通常液体ナトリウム）へ熱エネルギ
を伝達する複数の中間熱交換機４等よりなる一次冷却系
設備が収容されている。

炉心２は主容器１内の底板23に固着された炉心支持体
６に支持されている。また炉心２の上方には炉心上部機
構７が配設されている。

また主容器１の内部には隔壁８が略水平方向に配置さ
れている。そしてこの隔壁８により、主容器１内の空間
が上方のホットプール９と下方のコールドプール10とに
区画されている。

前記複数の主循環ポンプ３および複数の中間熱交換器
４は、いずれも主容器１内に周方向等間隔に配置されて
いる。また各主循環ポンプ３の下端には炉内配管11が接
続され、この炉内配管11の下端部は前記コールドプール
10内の炉心２まで延設されている。

さらに、炉心上部機構７は主容器１の上蓋をなす上部
円錐ヘッド19から突設された支持円筒12によって支持さ
れている。また、複数の主循環ポンプ３および複数の中
間熱交換器４はいずれも上部円錐ヘッド19から上方に突
設された支持円筒20により支持されている。

また、主容器１の外側には、万一の冷却材漏洩事故に
備えて有底円筒状の安全容器13が設けられ、さらにこの
安全容器13および上部円錐ヘッド19を覆って断熱材15が
設けられている。

このように構成された高速増殖炉は原子炉建屋のベー
スマット18上に突設されたコンクリートパイル26上に載
置される。

すなわち、主容器底板23および安全容器底板28はいず
れも平板状に形成され、この主容器底板23と安全容器底
板28との間および安全容器底板28とコンクリートパイル
26との間には、それぞれ主容器支持鋼材24および安全容
器支持鋼材25が配設されている。そして主容器底板23に
かかる荷重は主容器支持鋼材24、安全容器底板28および
安全容器支持鋼材25を介してコンクリートパイル26に伝
達される。

また、主容器底板23の周縁から下方に円筒状の主容器
支持スカート22が垂設され、この主容器支持スカート22
は安全容器底板28と連結されかつベースマット18上に固
定されている。さらに、主容器１内には炉心２を支持す
る円筒状の炉心支持スカート21が設けられ、この炉心支
持スカート21はさらに主容器底板23下方に延設されて安
全容器底板28と連結し、かつベースマット18上に固定さ
れている。

次に主容器支持スカート22廻りの詳細構造を第２図で
示す。第２図において主容器底板23の上方にはコールド
プール10内の熱過度変化から主容器底板23を保護するた
めの熱衝撃防止板27が設けられている。また、主容器底
板23の下方に配設された主容器支持鋼材24は円周方向
に、ISI装置（図示せず）が通過するISI装置通路30を形
成して配置されている。このISI装置は併用期間中検査
（ISI）を行うものである。また、主容器支持鋼材24は
主容器底板23にかかる液体金属の荷重に対して主容器底
板23が湾曲するのを防止するものであり、この主容器支
持鋼材24によって主容器底板23にかかる荷重が均一分布
荷重となって安全容器底板28に伝達される。また安全容
器底板28とコンクリートパイル26との間に配設された安
全容器支持鋼材25は円周方向および半径方向に配置さ
れ、安全容器底板28にかかる荷重を均一分布荷重として
コンクリートパイル26に伝達する。さらに、コンクリー
トパイル26と安全容器支持鋼材25との間にはスライディ
ングパッド（図示せず）が介在されている。

次にこのような構成からなる本実施例の作用について
説明する。

一次冷却材である液体金属17は従来装置と同様、中間
熱交換器４に送られ、中間熱交換器４で加熱された二次
冷却材としての液体金属は主容器１の外部に導かれてタ
ービン駆動用の蒸気を加熱する。

地震時における入力地震動は地盤から原子炉建屋のベ
ースマット18に入り、ベースマット18上のコンクリート
パイル26から安全容器支持鋼材25、安全容器28、および
主容器支持鋼材24を介して主容器底部23に伝達される。
またベースマット18に入った入力地震動は、同時に炉心
支持スカート21および主容器支持スカート22を介して主
容器底部23に伝達される。

そして主容器底部23に伝達された地震動は、炉心２、
液体金属17、主循環ポンプ３および中間熱交換器４に伝
搬される。

このように本実施例によれば、従来のベースマット18
からキャビティウォール14、支持部材47および安全容器
13を介して主容器１に地震動を伝達する経路に比較し
て、地震動伝達経路が大幅に短縮される。このため、入
力地震動がキャビティウォール14によって増幅されて主
容器１に伝達されることはなく、主容器の設計地震荷重
を大きくとる必要はなくなるためプラントの建設費のコ
スト低減を図ることができる。

また、主容器底板23および安全容器底板28は、通常運
転時、熱膨脹により主容器１の中心から半径方向外側に
延びることになるが、安全容器底板28に取付けられた安
全容器支持鋼材25がスライディングパットによりコンク
リートパイル26の上面を滑るので、主容器底板23および
安全容器底板28は拘束されることなく自由な熱膨脹が可
能となる。このため、熱膨脹時でも主容器底板23と安全
容器底板28との平面度を保持することができる。

また、主容器支持スカート22および炉心支持スカート
21はベースマット18に固定されているので、とりわけ上
下方向の入力地震動に対しても安定して支持することが
できる。

さらに、主容器底板23にかかる荷重は、主容器支持鋼
材24、安全容器底板28および安全容器支持鋼材25を介し
て、均一分布荷重となってコンクリートパイル26に伝達
されるので、局部的な集中荷重を防止することができ
る。さらに、水平方向の地震動は、ベースマット18、平
板からなる安全容器底板28、安全容器13、平板からなる
主容器底板23、主容器１の順に伝わり、主容器支持鋼材
24と安全容器支持鋼材25によって、水平方向の免震を行
うことができる。また、垂直方向の地震動は、主容器底
板23から安全容器底板28に連結されベースマット18に固
定された主容器支持スカート22と、炉心２から主容器底
板23、安全容器底板28の順に連結されベースマット18に
固定された炉心支持スカート21とによって、主容器１、
安全容器13に伝わり、主容器支持鋼材24、安全容器支持
鋼材25によって免震される。このようにして、本願発明
は、水平、垂直の２方向について、３次元的な免震を行
うことができる。

次に本発明の第２の実施例について説明する。

第３図および第４図は本発明による高速増殖炉の第２
の実施例を示す図である。第３図および第４図におい
て、主容器１の上部が上蓋をなす上部平板ヘッド40とな
っており、この上部平板ヘッド40には支持円筒36,37お
よび38が上方へ突設されている。この支持円筒36には主
循環ポンプ３が支持され、支持円筒37には中間熱交換器
４が支持され、また支持円筒38には炉心上部機構７が支
持されている。

これらの支持円筒36,37および38は、主容器１の上部
平板ヘッド40に取付けられ半径方向に放射状に配置され
たラジアルウェブ32、および同じく上部平板ヘッド40に
取付けられ円周方向に配置されたタンジェンシャルウェ
ブ35と連結されている。このため支持円筒36,37、およ
び38に加わる荷重は、これらラジアルウェブ32およびタ
ンジェンシャルウェブ35によって主容器１側へ伝達され
る。また、ラジアルウェブ32およびタンジェンシャルウ
ェブ35によって、上部平板ヘッド40の剛性が高められて
いる。一方上部平板ヘッド40の内周側に加わる荷重は、
炉心２の支持構造体６から上方へ延設されたヘッド支持
体34に伝達されて炉心支持スカート21で支持される。

次にこのような構成からなる本実施例の作用について
説明する。

主循環ポンプ３、中間熱交換器４および回転プラグ7a
を有する炉心上部機構７の各々の荷重は、支持円筒36,3
7、および38に伝達されて、ラジアルウェブ32およびタ
ンジェンシャルウェブ35を介して均一分布として主容器
１およびヘッド支持体34に伝達される。続いてこれらの
荷重は主容器１およびヘッド支持体34から主容器支持ス
カート22および炉心支持スカート21を介してベースマッ
ト18に伝達され、同時に主容器底板23から容器支持鋼材
24、安全容器底板28および安全容器支持鋼材25を経てコ
ンクリートパイル26に伝達される。

本実施例によればラジアルウェブ32およびタンジェン
シャルウェブ35によって上部平板ヘッド40を補強するこ
とができるので、上部平板ヘッド40の肉厚を薄くするこ
とができる。

なお上記各実施例において安全容器13を安全容器支持
鋼材25を介してベースマット18上のコンクリートパイル
26上に載置した例を示したが、このコンクリートパイル
26は必ずしも設ける必要はない。

〔発明の効果〕

本発明によれば、主容器底板にかかる荷重は均一分布
荷重としてベースマットに伝達され、また地震時ベース
マットに入った地震動は、従来設備に比較して短い伝達
経路で増幅されることなく主容器底板に伝達される。こ
のため、入力地震動が増幅されることはなく、設計地震
荷重を低減して建設コストの低減を図ることができる。
また、地震時においても安定して支持される安全な高速
増殖炉を提供することができる。さらに、水平方向の地
震動は、ベースマット、平板からなる安全容器底板、安
全容器、平板からなる主容器底板、主容器の順に伝わ
り、主容器支持鋼材と安全容器支持鋼材によって、水平
方向の免震を行うことができる。また、垂直方向の地震
動は、主容器底板から安全容器底板に連結されベースマ
ットに固定された主容器支持スカートと、炉心から主容
器底板、安全容器底板の順に連結されベースマットに固
定された炉心支持スカートとによって、主容器、安全容
器に伝わり、主容器支持鋼材、安全容器支持鋼材によっ
て免震される。このようにして、本願発明は、水平、垂
直の２方向について、３次元的な免震を行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による高速増殖炉の第１の実施例を示す
断面図、第２図は第１図の主容器底部の詳細を示す斜視
図、第３図は本発明の第２の実施例を示す断面図、第４
図は第３図IV−IV線矢視図、第５図は従来の高速増殖炉
を示す断面図である。 １……主容器、２……炉心、３……主循環ポンプ、４…
…中間熱交換器、７……炉心上部機構、８……隔壁、９
……ホットプール、10……コールドプール、13……安全
容器、18……ベースマット、21……炉心支持スカート、
22……主容器支持スカート、23……主容器底板、24……
主容器支持鋼材、25……安全容器支持鋼材、26……コン
クリートパイル、28……安全容器底板。

フロントページの続き (72)発明者 トーマス、マイクル、カールソン アメリカ合衆国カリフォルニア州、サン フランシスコ、フィフティー、ビール、 ストリート、ピー、オー、ボックス 3965 ベクテル、ナショナル、インコー ポレーテッド内 (72)発明者 オマー、カシフ、キチマン アメリカ合州国カリフォルニア州、サン フランシスコ、フィフティー、ビール、 ストリート、ピー、オー、ボックス 3965 ベクテル、ナショナル、インコー ポレーテッド内 (72)発明者 ジョセフ、フレドリック、ペトロツェリ アメリカ合州国カリフォルニア州、サン フランシスコ、フィフティー、ビール、 ストリート、ピー、オー、ボックス 3965 ベクテル、ナショナル、インコー ポレーテッド内 (56)参考文献 特開 昭61−791（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−137791（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−139794（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−32384（ＪＰ，Ａ) 特開 昭57−165791（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−35887（ＪＰ，Ａ)

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】上蓋を有し内部に炉心、炉心上部機構、主
   循環ポンプ、中間熱交換器および液体金属を収納すると
   ともに、略水平に配置された隔壁によって内部をホット
   プールとコールドプールに区間した有底円筒状の主容器
   と、この主容器の外側に設けられた有底円筒状の安全容
   器とを備え、原子炉建屋のベースマット上に載置してな
   る高速増殖炉において、 前記主容器および前記安全容器の底板を平板で形成し、
   前記主容器底板と前記安全容器底板との間に主容器支持
   鋼材を配設し、前記安全容器底板と前記ベースマットと
   の間に安全容器支持鋼材を配設し、前記主容器底板の略
   周縁から下方に、前記安全容器底板と連結しかつ前記ベ
   ースマットに固定される主容器支持スカートを垂設し、
   前記主容器内に前記炉心を支持する炉心支持スカートを
   設け、この炉心支持スカートを前記主容器底板下方に延
   設するとともに前記安全容器底板と連結しかつ前記ベー
   スマットに固定したことを特徴とする高速増殖炉。