JP3524884B2 - 高速増殖炉 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷却材として鉛ま
たは鉛ビスマスを用いた高速増殖炉に係り、更に詳しく
は、冷却材を自然循環させることによって、冷却材循環
用のポンプを不要とした高速増殖炉に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】従来主流の高速増殖炉は、冷却材として
ナトリウムが使用されている。ナトリウムは水と接触す
ると爆発的な化学反応を生じる物質であることが知られ
ている。したがって、図４の系統概要図に示すように、
蒸気発生器１５の伝熱管破損が生じても、原子炉内を循
環し放射性を帯びたナトリウムと水とが接触し爆発反応
を引き起こすことが無いように、１次ナトリウム系ルー
プ１２の他に、２次ナトリウム系ループ１３が設けられ
ている。

【０００３】１次ナトリウム系ループ１２には、このル
ープ内においてナトリウムを循環させるための１次循環
ポンプ１６が備えられている。この１次循環ポンプ１６
によって冷却材であるナトリウムが１次ナトリウム系ル
ープ１２内を循環する。この１次ナトリウム系ループ１
２は、原子炉容器１７、中間熱交換器１８に導かれてお
り、これによって、原子炉容器１７内の炉心１９で発生
した熱が、１次ナトリウム系ループ１２を循環するナト
リウムによって除去される。一方、このナトリウムは、
炉心１９において加熱された後に、中間熱交換器１８に
導かれる。そして、中間熱交換器１８において、２次ナ
トリウム系ループ１３内を循環するナトリウムによって
冷却され、再び原子炉容器１７側に導かれる。

【０００４】一方、２次ナトリウム系ループ１３にもま
た、このループ内においてナトリウムを循環させるため
の２次循環ポンプ２１が備えられている。この２次循環
ポンプ２１によって冷却材であるナトリウムが２次ナト
リウム系ループ１３内を循環する。この２次ナトリウム
系ループ１３は、中間熱交換器１８、蒸気発生器１５に
導かれており、これによって、中間熱交換器１８におい
て、１次ナトリウム系ループ１２内を循環するナトリウ
ムが、２次ナトリウム系ループ１３内を循環するナトリ
ウムによって冷却される。これによって、２次ナトリウ
ム系ループ１３内を循環するナトリウムは、中間熱交換
器１８において加熱された後に、蒸気発生器１５に導か
れる。そして、蒸気発生器１５において、水ループ２２
内を循環する冷却水によって冷却され、再び２次ナトリ
ウム系ループ１３内を循環する。

【０００５】この水ループ２２には、このループ内にお
いて水を循環させる給水ポンプ２３が備えられている。
この給水ポンプ２３によって水がこのループ２２内を循
環する。この水ループ２２は、蒸気発生器１５、タービ
ン２５に導かれており、これによって、蒸気発生器１５
において、２次ナトリウム系ループ１３内を循環するナ
トリウムが、水ループ２２内を循環する水によって冷却
される。一方、水ループ２２内を循環する水は、蒸気発
生器１５において加熱され蒸気となってタービン２５に
導かれ、タービン２５の回転に供される。そして、この
蒸気によってタービン２５が回転することによって発電
される。

【０００６】上述したように、冷却材としてナトリウム
を用いた高速増殖炉では、２次ナトリウム系ループ１３
を設けることによって、仮に蒸気発生器１５の伝熱管に
破損が生じても、ナトリウムと水との反応による圧力上
昇や反応物生成によって炉心の健全性が損なわれないよ
うな対策が講じられている。

【０００７】このように、冷却材としてナトリウムを用
いた高速増殖炉プラントでは、２次ナトリウム系ループ
１３が設置されており、この２次ナトリウム系ループ１
３を削除することが経済的に有利なプラントとなる。そ
の有望な概念として、冷却材をナトリウムに代えて、鉛
または鉛ビスマス（以下、「鉛ビスマス等」と称する）
を用いる高速増殖炉が検討されている。鉛ビスマスと
は、鉛（Ｐｂ）とビスマス（Ｂｉ）との共晶合金であっ
て、鉛にビスマスを加えると融点が低くなるので、冷却
材としての取り扱いが容易になる。図５は、これまで検
討された鉛ビスマス等を冷却材として用いた高速増殖炉
の原子炉容器の構成例を示す断面図である。

【０００８】この種の高速増殖炉では、冷却材として用
いられている鉛ビスマス等は、炉心１９で発生した熱に
よって加熱される。加熱された冷却材は密度が減少する
ので原子炉容器１７内部の上部側に備えられた蒸気発生
器１５まで上昇する。そして、蒸気発生器１５では、図
示しない伝熱管を介して、冷却材と水との熱交換がなさ
れ、冷却材は水によって冷却される一方、水は冷却材に
よって加熱されて蒸気となってタービンに供給される。

【０００９】蒸気発生器１５において冷却された冷却材
は、ポンプ２７によって駆動され、再び炉心１９側に戻
される。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の鉛ビスマス等を冷却材として用いた高速増殖
炉では、以下のような問題がある。

【００１１】すなわち、鉛または鉛ビスマスは腐食性の
強い金属である。また、この腐食速度は、鉛ビスマス等
の流速が高い部位において促進される。したがって、鉛
ビスマス等の流速が最も高い部位であるポンプ２７、特
にインペラ（図示せず）においては、腐食が激しく、頻
繁に交換する必要が生じる。

【００１２】このため、腐食速度を緩和するために、鉛
ビスマス等が流通する配管を太径化すること等によって
冷却材の圧力損失を低減させるための対策を講じ、鉛ビ
スマス等の流速を所定値（例えば２ｍ／秒）以下に抑え
なければならないという問題がある。

【００１３】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
ものであり、鉛または鉛ビスマスを冷却材として用いた
高速増殖炉において、自然循環で循環する冷却材によっ
て炉心を冷却するようにし、もって、腐食進行の遅い低
流速を実現するとともに、冷却材を循環させるためのポ
ンプを省略することが可能な高速増殖炉を提供すること
を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明では、以下のような手段を講じる。

【００１５】すなわち、請求項１の発明では、冷却材と
して鉛または鉛ビスマスを用いた高速増殖炉であって、
原子炉容器下部に備えられた炉心に装荷された核燃料の
核分裂により発生する核分裂エネルギーによって冷却材
を加熱し、加熱されて原子炉容器内における全冷却材の
平均温度よりも温度が高くかつ平均密度よりも密度が低
くなった高温冷却材を、自然対流によって原子炉容器上
部側に上昇させる。 そして、原子炉容器上部側に備えら
れた蒸気発生器において、高温冷却材と水との熱交換を
行い、水を蒸気に転換するとともに高温冷却材を冷却
し、高温冷却材が冷却されて原子炉容器内における全冷
却材の平均温度よりも温度が低くかつ平均密度よりも密
度が高くなった低温冷却材を、自然対流によって炉心ま
で下降させることによって冷却材を原子炉容器内で自然
循環させて前記炉心を冷却する。 なお、蒸気発生器は、
内部に水を流通させることによって、自然対流により外
部を流れる高温冷却材と水との熱交換を行う複数の伝熱
管を原子炉容器の内周に沿って配置してなるヘリカルコ
イル型の蒸気発生器である。

【００１６】

【００１７】請求項２の発明では、請求項１の発明の高
速増殖炉において、原子炉容器下部側の冷却材を加熱
し、加熱されて原子炉容器内における全冷却材の平均温
度よりも温度が高くかつ平均密度よりも密度が低くなっ
た高温冷却材を、自然対流によって原子炉容器上部側に
上昇させる加熱手段を備える。

【００１８】請求項３の発明では、請求項１または請求
項２の発明の高速増殖炉において、自然対流によって原
子炉容器上部側に上昇した高温冷却材を空冷する空冷手
段を備える。

【００１９】請求項４の発明では、請求項１乃至３のう
ちいずれか１項の発明の高速増殖炉において、原子炉容
器または原子炉容器の内部に配置する構造物をＣｒ鋼材
で製造する。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態につ
いて図面を参照しながら説明する。

【００２１】本発明の実施の形態を図１から図３を用い
て説明する。

【００２２】図１は、本発明の実施の形態に係る高速増
殖炉の原子炉容器の構成の一例を示す断面図である。

【００２３】すなわち、本発明の実施の形態に係る高速
増殖炉は、冷却材として鉛または鉛ビスマス（以下、
「鉛ビスマス等」と称する）を用い、この冷却材を、ポ
ンプを用いることなく、自然循環させることによって炉
心１を冷却する。したがって、冷却材が低流速で原子炉
容器内を循環する環境を実現することができ、かつ、ポ
ンプを省略することができることから、鉛ビスマス等に
よる腐食速度を低減するとともに、炉内構造を簡素化
し、機器の交換やメンテナンスの手間を低減することが
可能な高速増殖炉である。

【００２４】本発明の実施の形態に係る高速増殖炉は、
図１に示すように、原子炉容器２の内部に、炉心１、蒸
気発生器４、炉心１の出力を調整する制御棒駆動系５、
崩壊熱除去コイル６を少なくとも備えており、冷却材を
強制循環させるためのポンプを備えていない。なお、原
子炉容器２の内部には、上記構成要件の他に炉心出力、
温度、放射線等の運転パラメータを測定するための計装
機器等をも備えているが、ここではこれらの記載は省略
している。また、原子炉容器２の外には、断熱材３、加
熱パネル７、じゃま板８を備えている。

【００２５】このような本発明の実施の形態に係る高速
増殖炉では、炉心１で発生した熱を冷却材が受熱する。
炉心１で熱を受熱した冷却材は、原子炉容器２の内部の
全冷却材の平均温度よりも温度が高くなり、かつ平均密
度よりも密度が低くなるため、図中矢印に示すように、
原子炉容器２上部側に向かって上昇し、蒸気発生器４に
流入する。そして、蒸気発生器４の図示しない伝熱管を
介して、水との熱交換を行うことにより蒸気を発生させ
る。ここで発生された蒸気は、図示しないタービン設備
に供給され、タービンの回転に供されるようにしてい
る。

【００２６】一方、冷却材は、上述したように蒸気発生
器４において蒸気を発生させる一方、蒸気発生器４にお
いて自身は熱を奪われ、冷却されるので、原子炉容器２
の内部の全冷却材の平均温度よりも温度が低くなり、か
つ平均密度よりも密度が高くなるため、図中矢印で示す
ように原子炉容器２下部に向かって自重によって下降す
る。このように原子炉容器２下部に下降した低温の冷却
材は、再び炉心１で加熱されると、再び原子炉容器２上
部側に向かって上昇し、蒸気発生器４まで流入する。

【００２７】上述するような炉心１における加熱による
上昇、蒸気発生器４における冷却による下降を繰り返す
ことによって、冷却材は、原子炉容器２内を自然対流で
循環する。この自然循環時における駆動力（自然循環
力）は、高温部（炉心１近傍）の冷却材と低温部（蒸気
発生器４近傍）の冷却材との密度差、および炉心１と蒸
気発生器４との伝熱中心差を乗算したものである。自然
循環流量は、一巡の圧力損失とこの自然循環力がバラン
スした時に発生する。

【００２８】冷却材の密度差は、炉心１近傍の高温部
と、蒸気発生器４近傍の低温部との温度差に比例する。
したがって、炉心１に冷却材が入る部位における冷却材
温度と、炉心１から冷却材が出る部位における冷却材温
度との差である炉心出入口温度差を大きし、一巡の圧力
損失を小さくすることによって、炉心１と蒸気発生器４
との伝熱中心差を小さくすることが可能となる。

【００２９】蒸気発生器４の上部には、崩壊熱除去コイ
ル６を備えている。外部電源喪失時等によって、蒸気発
生器４に蒸気発生用の水を供給することができない場合
には、蒸気発生器４は冷却材を冷却することができな
い。崩壊熱除去コイル６は、図示しない空気冷却器を備
えており、蒸気発生器４の冷却機能が喪失した場合に
は、蒸気発生器４に代って冷却材を空気によって冷却す
る。なお、崩壊熱除去コイル６によって冷却材を冷却し
た場合の自然循環力は、炉心１と崩壊熱除去コイル６と
の伝熱中心差に、高温部（炉心１近傍）の冷却材と低温
部（崩壊熱除去コイル６近傍）の冷却材との密度差を乗
算したものとなる。

【００３０】メンテナンス時及び運転開始時の場合に
は、炉心１で発生する崩壊熱が非常に小さくなるので、
上述した炉心出入口温度差が小さくなり、自然循環がし
ずらくなる。このため、原子炉容器２の下方に加熱パネ
ル７を設置している。この加熱パネル７は、原子炉容器
２の下部を加熱する。これによって、原子炉容器２の下
部近傍の冷却材が加熱され、上述したように原子炉容器
２内の全冷却材の平均密度よりも密度が低くなるので冷
却材が上昇し始める。このようにして上昇した冷却材
は、崩壊熱除去コイル６に流入する。そして、崩壊熱除
去コイル６がこの冷却材を冷却することによって冷却材
が自然循環するようになる。このように、メンテナンス
時及び運転開始時の場合などにおいて、加熱パネル７を
用いて冷却材を加熱した場合には、崩壊熱除去コイル６
を用いて冷却材を冷却する。

【００３１】また、断熱材３は、原子炉容器２の周囲を
覆い、原子炉容器２からの熱放出を阻止している。更
に、原子炉容器２の下部側であって、原子炉容器２と断
熱材３との間の下部にはじゃま板８を設けており、加熱
パネル７で加熱した熱い空気が上部に移行することを阻
止している。これによって原子炉容器２の下部の冷却材
を効率良く加熱するようにしている。

【００３２】従来技術において述べたように、鉛ビスマ
ス等を冷却材として用いる場合、腐食抑制の観点から流
速を小さくする必要がある。本発明の実施の形態による
高速増殖炉は、上述したように、自然循環により運転流
量を確保することによって低流速を実現しているが、ま
た以下のような対策も講じている。すなわち、原子炉容
器２内における冷却材に対する圧力損失を低減させ、更
に流速を低下させるようにしている。

【００３３】全体の圧力損失のうち、炉心１が最も大き
なウェイトを占める。したがって、本発明の実施の形態
では、炉心１の圧力損失を低減させるために、冷却材の
流路断面積を増大させている。炉心１は、図２にその断
面を示すような燃料集合体９を複数規則的に装荷してな
る。この燃料集合体９には、一定のピッチＰで燃料ピン
１０（外径ｄ）を規則的に配置しており、冷却材は、燃
料ピン１０と燃料ピン１０との間隙を流れる。したがっ
て、燃料ピン１０のピッチＰと、燃料ピン１０の外径ｄ
との比である（Ｐ／ｄ）を大きくすることによって圧力
損失は低減する。また、圧力損失は、冷却材の流路長さ
に相当する炉心１の高さを低くすることによっても低減
する。なお、図２では、燃料集合体９に配置される燃料
ピン１０を代表的に記載したものであって、実際には、
各軸線Ｌの交点を中心として燃料ピン１０を万遍なく配
置している。

【００３４】したがって、本発明の実施の形態に係る高
速増殖炉では、燃料ピン１０のピッチＰと、燃料ピン１
０の外径ｄとの比である（Ｐ／ｄ）を、従来の鉛ビスマ
ス等を冷却材として用いた高速増殖炉よりも大きくする
とともに、炉心１の高さを従来の鉛ビスマス等を冷却材
として用いた高速増殖炉よりも低くすることによって圧
力損失を低減している。

【００３５】なお、（Ｐ／ｄ）を大きくすると圧力損失
が小さくなり冷却材の流速を低下させることが可能とな
る一方、冷却材と、燃料ピン１０の被覆管１１との間の
熱伝達率が低下し、被覆管温度が高くなるために（Ｐ／
ｄ）の上限値には制約がある。このため、燃料ピン１０
の単位長さ当たりの発熱量である燃料線出力を、強制循
環時の燃料線出力の約１／３である約７０Ｗ／ｃｍに低
減するとともに、冷却材の炉心出口温度を従来のナトリ
ウム冷却炉の５５０℃よりも低下させて約４９０℃とし
ている。これによって、燃料ピン１０における被覆管１
１の最高温度を約６５０℃に抑えるとともに、同時に鉛
ビスマス等による被覆管１１の腐食を抑制するようにし
ている。

【００３６】図示していないが、従来の高速増殖炉では
炉心１の下部には、炉心１に装荷された燃料に供給する
冷却材の流路を配分するためのオリフィス等による炉心
流路調整機能を備えている。従来技術による高速増殖炉
のようにポンプ２７によって冷却材の強制循環を行って
いる場合には、この炉心流炉調整機構による圧力損失の
効果が大きかった。本発明の実施の形態のように冷却材
を自然循環させる場合には、高発熱の燃料集合体９には
自然に冷却材が多く流れる効果があるため、炉心流炉調
整機構は不要となる。その結果、圧力損失は更に小さ
い。

【００３７】一方、燃料増殖比の観点からは、（Ｐ／
ｄ）を大きくすると冷却材対燃料の体積比が増加するの
で、冷却材による中性子減速効果が大きくなり、増殖比
が減少するので、この観点からも（Ｐ／ｄ）の上限値に
は制約がある。しかしながら、中性子減速効果が増加す
る効果は、酸化物燃料に代えて窒化物燃料を用いること
によってある程度改善することが可能である。例えば、
炉心燃料取出平均燃焼度を約１５万ＭＷｄ／ｔとする場
合、従来の酸化物燃料に代えて窒化物燃料を用いること
により、増殖比は約１．２と良好な燃料増殖比を維持す
ることができる。なお、同様の（Ｐ／ｄ）を、ナトリウ
ムを冷却材として用いた高速増殖炉に適用した場合に
は、仮に酸化物燃料の代わりに窒化物燃料を用いても、
ナトリウムの中性子減速効果が鉛ビスマス等よりも大き
いことから、増殖比は約１．１２しか得られない。

【００３８】炉心１に次いで圧力損失が大きいのは蒸気
発生器４である。蒸気発生器４は、図３の断面図に示す
ように、原子炉容器２の内周側を一周するヘリカルコイ
ル型を採用している。なお、図３の断面図は、図１に示
すＡ−Ａ方向に沿った矢視図である。ヘリカルコイル型
の蒸気発生器４は、冷却材の流路面積を大きくとれ、圧
力損失を低減する。また、蒸気発生器４の一周の伝熱管
長さを、原子炉容器２の一周の長さとほぼ同等に確保で
きるので、例えば図５に示すように、原子炉容器２の円
周部に蒸気発生器４を数基設置したものと比較して原子
炉容器２の半径、および蒸気発生器４の高さの両方の小
型化が可能となる。このため、自然循環力を決定する要
因の１つである炉心１と蒸気発生器４との伝熱中心差が
高く要求されても、原子炉容器２の高さをさほど高くし
なくても済む。

【００３９】原子炉容器２および蒸気発生器４等の主要
機器の材料は、強度が高く、かつ耐腐食性の高いＣｒ鋼
材（例えば12Ｃｒ鋼）を採用している。

【００４０】次に、以上のように構成した本発明の実施
の形態に係る高速増殖炉の作用について説明する。

【００４１】鉛または鉛ビスマスは腐食性の強い物質で
あり、鉛ビスマス等を冷却材として用いた場合、特に、
ポンプのインペラ等、流速の高い部位において腐食が促
進される。しかしながら、本発明の実施の形態に係る高
速増殖炉では、燃料ピン１０のピッチＰと燃料ピン１０
の外径ｄとの比（Ｐ／ｄ）を大きくすること、および冷
却材の流路面積が大きいヘリカルコイル型の蒸気発生器
４を採用することによって冷却材の圧力損失を低減して
いるので、冷却材が自然循環によって原子炉容器２内を
循環する。これによって、鉛ビスマス等の低流速による
循環が実現され、腐食進行が抑制される。また、冷却材
を強制的に循環させるためのポンプも不要となるため
に、構造が簡素化される。

【００４２】また、ヘリカルコイル型の蒸気発生器４
は、一周の伝熱管長さを、原子炉容器２の一周の長さと
ほぼ同等に確保できるので、例えば図５に示すように、
原子炉容器２の円周部に蒸気発生器４を数基設置したも
のと比較して原子炉容器２の半径、および蒸気発生器４
の高さの両方が小型化される。すなわち、自然循環力を
決定する要因の１つである炉心１と蒸気発生器４との伝
熱中心差が高く要求された場合であっても、原子炉容器
２の高さをさほど高くする必要が無い。

【００４３】更に、原子炉容器２および蒸気発生器４等
の主要機器の材料には、例えば12Ｃｒ鋼のようなＣｒ鋼
材を用いているので、高い強度、耐腐食性が実現され
る。

【００４４】また、原子炉の運転開始時には、炉心１の
発熱が無く、冷却材は炉心１によって加熱されないが、
代わりに、加熱パネル７によって加熱され、原子炉容器
２内を上昇し、崩壊熱除去コイル６に流入する。そし
て、崩壊熱除去コイル６によって空冷され、その後、原
子炉容器２内を下降することによって自然循環が引き起
こされる。

【００４５】崩壊熱除去コイル６は、外部電源喪失時等
によって、蒸気発生器４に蒸気発生用の水を供給するこ
とができない場合に冷却材を冷却するバックアップとし
ての使用が可能である。

【００４６】上述したように、本発明の実施の形態に係
る高速増殖炉においては、鉛または鉛ビスマスを、自然
循環作用を利用し、低流速で循環させることによって炉
心１を冷却することができるので、鉛または鉛ビスマス
による腐食進行を抑制することができる。また、これに
よって、冷却材を強制的に循環させるためのポンプは不
要となり、原子炉容器２内の構造を簡素化することがで
きる。更に、ヘリカルコイル型の蒸気発生器４の採用に
よって、原子炉容器２の外径、および高さを小型化する
ことができる。

【００４７】このように、構造の簡素化、機器の寿命の
延伸化、プラントサイズの小型化を実現する経済的に優
れた高速増殖炉を実現することが可能となる。

【００４８】また、外部電源喪失時等によって、蒸気発
生器４による冷却材の冷却機能が喪失した場合であって
も、バックアップとして、崩壊熱除去コイル６を用いて
冷却材を空冷することができ、しかも圧力損失が小さい
ため冷却材の自然循環流量が大きくとれることから、本
発明の実施の形態に係る高速増殖炉は、安全性にも優れ
ている。

【００４９】以上、本発明の好適な実施の形態につい
て、添付図面を参照しながら説明したが、本発明はかか
る構成に限定されない。特許請求の範囲の発明された技
術的思想の範疇において、当業者であれば、各種の変更
例及び修正例に想到し得るものであり、それら変更例及
び修正例についても本発明の技術的範囲に属するものと
了解される。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
鉛または鉛ビスマスを冷却材として用いた高速増殖炉に
おいて、自然循環で循環する冷却材によって炉心を冷却
する。以上により、鉛または鉛ビスマスによってもたら
される腐食の進行が遅い低流速を実現するとともに、冷
却材を循環させるためのポンプを省略することが可能と
なり、経済的に優れた高速増殖炉を実現することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る高速増殖炉の原子炉
容器の構成例を示す断面図

【図２】燃料ピンの配列ピッチ（Ｐ）と外径（ｄ）との
関係を示す断面図

【図３】同実施の形態に係る高速増殖炉の原子炉容器の
平断面図

【図４】冷却材としてナトリウムが用いられた高速増殖
炉の系統概要図

【図５】従来技術による鉛ビスマス冷却高速増殖炉の原
子炉容器の構成例を示す断面図

【符号の説明】

１、１９…炉心 ２、１７…原子炉容器 ３…断熱材 ４、１５…蒸気発生器 ５…制御棒駆動系 ６…崩壊熱除去コイル ７…加熱パネル ８…じゃま板 ９…燃料集合体 １０…燃料ピン １１…被覆管 １２…１次ナトリウム系ループ １３…２次ナトリウム系ループ １６…１次循環ポンプ １８…中間熱交換器 ２１…２次循環ポンプ ２２…水ループ ２３…給水ポンプ ２５…タービン ２７…ポンプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐藤 充 東京都新宿区富久町15番１号 新型炉技 術開発株式会社内 (72)発明者 関 雄次 東京都新宿区富久町15番１号 新型炉技 術開発株式会社内 (72)発明者 三原 隆嗣 茨城県東茨城郡大洗町成田町40002 核 燃料サイクル開発機構大洗工学センター 内 (56)参考文献 特開2000−180576（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−128192（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−138489（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−62896（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−174881（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−174882（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−132981（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G21C 1/00 G21C 5/00 G21D 1/00

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 冷却材として鉛または鉛ビスマスを用い
   た高速増殖炉であって、 原子炉容器下部に備えられた炉心に装荷された核燃料の
   核分裂により発生する核分裂エネルギーによって前記冷
   却材を加熱し、加熱されて前記原子炉容器内における全
   冷却材の平均温度よりも温度が高くかつ平均密度よりも
   密度が低くなった高温冷却材を、自然対流によって原子
   炉容器上部側に上昇させ、内部に水を流通させることによって、前記自然対流によ
   り外部を流れる前記高温冷却材と前記水との熱交換を行
   う複数の伝熱管を前記原子炉容器の上部側であって前記
   原子炉容器の内周に沿って配置してなるヘリカルコイル
   型の蒸気発生器において 前記高温冷却材と前記水との熱
   交換を行い、前記水を蒸気に転換するとともに前記高温
   冷却材を冷却し、前記高温冷却材が冷却されて前記原子
   炉容器内における全冷却材の平均温度よりも温度が低く
   かつ平均密度よりも密度が高くなった低温冷却材を、自
   然対流によって前記炉心まで下降させることによって前
   記冷却材を前記原子炉容器内で自然循環させて前記炉心
   を冷却するようにしたことを特徴とする高速増殖炉。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の高速増殖炉において、 原子炉容器下部側の前記冷却材を加熱し、加熱されて前
   記原子炉容器内における全冷却材の平均温度よりも温度
   が高くかつ平均密度よりも密度が低くなった高温冷却材
   を、自然対流によって前記原子炉容器上部側に上昇させ
   る加熱手段を備えたことを特徴とする高速増殖炉。
3. 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載の高速増
   殖炉において、 自然対流によって前記原子炉容器上部側に上昇した高温
   冷却材を空冷する空冷手段を備えたことを特徴とする高
   速増殖炉。
4. 【請求項４】 請求項１乃至３のうちいずれか１項に記
   載の高速増殖炉において、 前記原子炉容器または前記原子炉容器の内部に配置する
   構造物をＣｒ鋼材で製造したことを特徴とする高速増殖
   炉。