JP3600736B2

JP3600736B2 - ハイブリッド型高速炉

Info

Publication number: JP3600736B2
Application number: JP25516198A
Authority: JP
Inventors: 満神戸
Original assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Current assignee: Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority date: 1998-09-09
Filing date: 1998-09-09
Publication date: 2004-12-15
Anticipated expiration: 2018-09-09
Also published as: JP2000088986A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハイブリッド型高速炉に関する。更に詳述すると、本発明は一次主循環ポンプを原子炉容器内に配置し、且つ二次冷却系削除型の高速炉に適用する場合には蒸気発生器を、二次冷却系を有する高速炉に適用する場合には中間熱交換器を原子炉容器外に設置するハイブリッド型高速炉に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
高速炉としてハイブリッド型の高速炉が知られている。従来のハイブリッド型高速炉は、図６〜図８に示すように、原子炉容器１０１の外から供給された一次冷却材を入口配管１０２を通じて中間プレナム１０３に導いており、一次主循環ポンプ１０４は中間プレナム１０３内の一次冷却材を吸い込んで高圧プレナム１０５内に圧送している。
【０００３】
一次冷却系は炉心１０６に対して例えば３系統設けられており、各系統は入口配管１０２と出口配管１０７を一本ずつ、一次主循環ポンプ１０４を２基ずつ備えている。これら入口配管１０２、出口配管１０７及び一次主循環ポンプ１０４は原子炉容器１０１の周方向に並んで配置されている。各系統の入口配管１０２へは一次冷却系と熱交換を行う機器、具体的には二次冷却系削除型の高速炉の場合には蒸気発生器、二次冷却系を有する高速炉の場合には中間熱交換器を通過して冷やされた冷却材が供給されている。また、各一次主循環ポンプ１０４は、原子炉遮蔽プラグ１０８に取り付けられたポンプケーシング１０９内に設置されている。なお、図６の符号１１０は燃料取扱系である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述のハイブリッド型高速炉では、入口配管１０２を通じて中間プレナム１０３に冷却材を導いた後、さらに中間プレナム１０３内の冷却材を入口配管１０２とは別の位置に配置された一次主循環ポンプ１０４により高圧プレナム１０５に供給しているので、原子炉容器１０１内に設置する機器類の数が多くなる。このため、ハイブリッド型高速炉の構造をより簡素化したいとの要請があった。また、原子炉容器１０１に設置する機器類の数が多いので、炉内配置の自由度が低く、コールドトラップ等の機器類の設置スペースが限られていた。
【０００５】
本発明は、より簡素化された構造のハイブリッド型高速炉を提供することを目的とする。また、本発明は、炉内配置の自由度が高いハイブリッド型高速炉を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
かかる目的を達成するため請求項１記載の発明は、原子炉容器の外から入口配管を通じて供給された一次冷却材を原子炉容器内に配置した一次主循環ポンプにより高圧プレナムに圧送するハイブリッド型高速炉において、前記原子炉遮蔽プラグを貫通すると共に吸い込み口に前記入口配管が接続されるポンプケーシングと、前記ポンプケーシングの下端に接続されてその先端が前記高圧プレナム内に開口している吐出管とで前記入口配管と前記高圧プレナム内とを導通させる炉内配管を構成する一方、前記一次主循環ポンプの外周面の吸い込み口を挟む上下位置と下端のそれぞれにシール部材を備える共に、前記ポンプケーシングの内周面の吸い込み口を挟む上下位置と底部に前記シール部材の受けを備え、前記ポンプケーシング内に前記原子炉遮蔽プラグの外側から前記一次主循環ポンプを装入して該一次主循環ポンプを前記原子炉遮蔽プラグに固定するだけで前記ポンプケーシングを密封すると共に、前記ポンプケーシングと一次主循環ポンプとの間を前記シール部材と前記受けとの密着によりシールするようにしている。
【０００７】
したがって、入口配管は炉内配管によって高圧プレナムまで延長されることになり、一次冷却材が入口配管から高圧プレナムへ直接導かれる。しかも、入口配管の延長上の炉内配管の途中に設けられた一次主循環ポンプによって、入口配管に供給された一次冷却材が高圧プレナムに圧送される。また、ポンプケーシング内に一次主循環ポンプを挿入して一次主循環ポンプを原子炉遮蔽プラグに固定することで、ポンプケーシングを密封すると共にポンプケーシングと一次主循環ポンプとの間をシール部材と受けとの密着により同時にシールされる。しかも、一次主循環ポンプは原子炉遮蔽プラグの外側から抜き取り可能であり、一次主循環ポンプの保守等を行う場合には炉から簡単に取り外すことができる。
【０００８】
また、請求項２記載の発明は、請求項１記載のハイブリッド型高速炉において、前記シール部材は前記一次主循環ポンプを全周に亘り囲むベローズから成り、前記シール部材の受けは前記ベローズの端を受けるべローズ受けから成るようにしている。
【０００９】
この場合、一次主循環ポンプの周りを囲むベローズの自由端・下端側をポンプケーシングの内周面のベローズ受けに押しつけるだけでポンプケーシングと一次主循環ポンプとの間のシールが構成される。
【００１０】
ここで、本発明のハイブリッド型高速炉は、請求項３記載のハイブリッド型高速炉のように、二次冷却系削除型の高速炉に適用して、入口配管へは、水／蒸気系との間で熱交換を行う蒸気発生器により冷やされた冷却材が供給されるようにしても良く、また、請求項４記載のハイブリッド型高速炉のように、二次冷却系を有する高速炉に適用して、入口配管へは、二次冷却系との間で熱交換を行う中間熱交換器により冷やされた冷却材が供給されるようにしても良い。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１２】
図１〜図５に本発明を適用したハイブリッド型高速炉の実施形態の一例を示す。なお、図５中、ポンプケーシング７は肉厚を省略して記載している。このハイブリッド型高速炉は、原子炉容器１の外から入口配管２を通じて供給された一次冷却材例えば液体ナトリウムを原子炉容器１内に配置した一次主循環ポンプ３により高圧プレナム４に圧送するものであって、入口配管２に接続され且つ高圧プレナム４内に開口する炉内配管５を設け、当該炉内配管５の途中に一次主循環ポンプ３を設置している。
【００１３】
炉内配管５の一部は、原子炉遮蔽プラグ６を貫通するポンプケーシング７で形成されている。ポンプケーシング７は原子炉容器１内に垂直に配置され、その上端部が原子炉遮蔽プラグ６に取り付けられている。ポンプケーシング７の下端には吐出管８の上端が接続されており、この吐出管８の下端は高圧プレナム４内に開口している。即ち、ポンプケーシング７と吐出管８により炉内配管５が構成されている。
【００１４】
ポンプケーシング７内には一次主循環ポンプ３が設置される。この一次主循環ポンプ３は、例えば環状リニアインダクションポンプ（ＡＬＩＰ）で、原子炉遮蔽プラグ６の外側からポンプケーシング７内に設置され、原子炉遮蔽プラグ６の外側から抜き取り可能となっている。即ち、一次主循環ポンプ３の上端にはフランジ３ａが形成されており、このフランジ３ａが原子炉遮蔽プラグ６に当たるまで一次主循環ポンプ３をポンプケーシング７内に降ろすと一次主循環ポンプ３の吸い込み口３ｂがポンプケーシング７の吸い込み口７ａ及び入口配管２の流出口２ａに対向する。このフランジ３ａは、原子炉遮蔽プラグ６にボルト締め等の固定手段により取り外し可能に固定されている。
【００１５】
ポンプケーシング７と一次主循環ポンプ３との間は、シール部材９によってシールされている。シール部材９は、例えば図３及び図４に示すように、一次主循環ポンプ３を全周に亘り囲むベローズから成るシールである。ベローズから成るシール部材９は、その上端が一次主循環ポンプ３の外周面に形成されたフランジ３ｃに冷却材をシールする状態で取り付けられている。そして、シール部材９の下端が、ポンプケーシング７の内周面に形成されたフランジ状のベローズ受け７ｂに押し付けられることによって、ポンプケーシング７と一次主循環ポンプ３との間をシールするように設けられている。したがって、ポンプケーシング７内に一次主循環ポンプ３を挿入してシール部材たるベローズ９の自由端・下端側を各対応するフランジ７ｂに押しつけるだけでポンプケーシング７と一次主循環ポンプ３との間のシールが構成される。尚、このシール部材９は、吸い込み口３ｂを挟む上下位置（図３）と一次主循環ポンプ３の下端位置（図４）の合計３箇所に設けられている。
【００１６】
なお、入口配管２の流出口２ａは、ポンプケーシング７の吸い込み口７ａに溶接されている。そして、原子炉容器１と入口配管２との間は、ベローズ１４によってシールされている。
【００１７】
この高速炉では、例えば３系統（３ループ）の一次冷却系を備えている。一次冷却系の各系統は、入口配管２及び炉内配管５を２本ずつ、出口配管１０を１本ずつ備えている。これらの配管２，５，１０のうち、本実施形態では、炉内配管５の全部と出口配管１０の大部分を原子炉容器１内に配置している。即ち、原子炉容器１内には一次主循環ポンプ３が設置された炉内配管５と炉心１１を冷却した冷却材を排出する出口配管１０を設置すれば良い。炉内配管５と出口配管１０は、原子炉容器１の周方向に並んで配置されている。なお、出口配管１０はホットプレナム１２内に開口しており、炉心１１を通過した冷却材を原子炉容器１外に導いている。また、図２中符号１３は燃料取扱系である。
【００１８】
この高速炉は、例えば二次冷却系削除型高速炉で、入口配管２へは図示しない水／蒸気系との間で熱交換を行う蒸気発生器により冷やされた冷却材が供給される。ここで、一次冷却系の一系統について冷却材の流れを説明すると、出口配管１０から原子炉容器１外に出た冷却材は、図示していないホットレグ配管を経て蒸気発生器に流入する。蒸気発生器では水／蒸気系との間で熱交換を行って蒸気を発生させる。これにより炉心１１を冷却して高温となっている冷却材は冷やされる。蒸気発生器を出た冷却材は図示していないコールドレグ配管に流入する。このコールドレグ配管は途中で２本に分岐し、各々のコールドレグ配管は入口配管２に接続されている。したがって、冷却材は２本のコールドレグ配管から２本の入口配管２に流入し、原子炉容器１内の２本の炉内配管５へと導かれる。炉内配管５の一部を構成するポンプケーシング７内には一次主循環ポンプ３が設置されているので、２本の入口配管２から２本のポンプケーシング７内に流入した冷却材は２基の一次主循環ポンプ３によって２本の吐出管８から高圧プレナム４内に圧送される。この様な冷却材の流れは一次冷却系の３系統全てについて同様であり、高圧プレナム４内には合計６基の一次主循環ポンプ３により冷却材が圧送される。高圧プレナム４内の冷たい冷却材は炉心１１を通過してこれを冷却した後、３系統３本の出口配管１０より蒸気発生器に向けて循環する。
【００１９】
ポンプケーシング７内に一次主循環ポンプ３を設置する場合には、図示しないクレーン等により一次主循環ポンプ３を吊り下げてポンプケーシング７内に降ろし、フランジ３ａを原子炉遮蔽プラグ６に固定すれば良い。一次主循環ポンプ３をポンプケーシング７内に降ろすと、各シール部材９の下端がベローズ受け７ｂに押し付けられてこれらの間をシールする。また、フランジ３ａを原子炉遮蔽プラグ６にボルト締めすることで、一次主循環ポンプを固定することができる。これらのため、一次主循環ポンプ３の設置作業が簡単になる。一方、一次主循環ポンプ３のフランジ３ａを原子炉遮蔽プラグ６に固定するボルトを外すことで、図５に示すようにポンプケーシング７からの一次主循環ポンプ３の引き抜きが可能になり、この状態でクレーン等により一次主循環ポンプ３を吊り上げるとこれを炉から取り外すことができる。このため、一次主循環ポンプ３の取り外し作業が簡単になる。即ち、本発明の高速炉では、一次主循環ポンプ３の取り外し作業と設置作業が簡単であり、一次主循環ポンプ３の保守点検が容易である。
【００２０】
また、この高速炉では、原子炉容器１内には一次主循環ポンプ３が設置された炉内配管５と炉心１１を冷却した冷却材を排出する出口配管１０を設置すれば良く、従来のハイブリッド型高速炉のように入口配管２と一次主循環ポンプ３とを独立して別々に配置する必要がないので、炉内配置が簡素化し炉内配置の自由度が向上する。このため、図示しない直接炉心冷却系の熱交換器やナトリウム純化系（コールドトラップ）等の機器類を原子炉容器１内に設置し易くなり、レイアウト設計が容易になる。
【００２１】
さらに、従来のハイブリッド型高速炉の利点、具体的には、プール型高速炉よりも原子炉容器１の寸法を小型化することができる点、ループ型高速炉よりも一次冷却系配管の引き回しを短くすることができる点、二次冷却系削除型の発電プラントに適用した場合には蒸気発生器を原子炉容器１の外に配置するので万一蒸気発生器内でナトリウム・水反応事故が発生したとしても蒸気発生器を容易に隔離することができる点等は、従来のハイブリッド型高速炉と同様に有している。
【００２２】
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、上述の説明では二次冷却系削除型高速炉に適用していたが、二次冷却系を有する高速炉に適用しても良い。即ち、入口配管２へは、二次冷却系との間で熱交換を行う中間熱交換器により冷やされた冷却材が供給されるようにしても良い。
【００２３】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１記載のハイブリッド型高速炉によると、入口配管と一次主循環ポンプとを独立して別々の位置に配置する必要がなくなり、炉内配置が簡素化し炉内配置の自由度が向上する。即ち、直接炉心冷却系の熱交換器やナトリウム純化系（コールドトラップ）等の機器類のレイアウトが容易になる。しかも、一次主循環ポンプをポンプケーシング内に装入し所定位置まで降ろして原子炉遮蔽プラグに固定するだけで、一次主循環ポンプの設置が完了するし、一次主循環ポンプとポンプケーシングとの間のシールを構成できるので、一次主循環ポンプの設置作業並びに取り外し作業が簡単になる。依って、一次主循環ポンプの保守点検が容易になる。
【００２４】
また、請求項２記載のハイブリッド型高速炉によると、一次主循環ポンプの周りを囲むベローズの自由端・下端側をポンプケーシングの内周面のベローズ受けに押しつけるだけでポンプケーシングと一次主循環ポンプとの間のシールが構成されるので、一次主循環ポンプの設置作業並びに取り外し作業が簡単になる。
【００２５】
この場合、請求項３記載のハイブリッド型高速炉のように、入口配管へは水／蒸気系との間で熱交換を行う蒸気発生器により冷やされた冷却材が供給されるようにすることで、二次冷却系削除型の高速炉に適用することができる。
【００２６】
また、請求項４記載のハイブリッド型高速炉のように、入口配管へは二次冷却系との間で熱交換を行う中間熱交換器により冷やされた冷却材が供給されるようにすることで、二次冷却系を有する高速炉に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用したハイブリッド型高速炉の実施形態の一例を示す概略構成図である。
【図２】本発明を適用したハイブリッド型高速炉の入口配管、炉内配管、出口配管の配置を示す炉の平面図である。
【図３】炉内配管の一部であるポンプケーシングと一次主循環ポンプとの間の入口配管付近のシール構造の一例を示す説明図である。
【図４】炉内配管の一部であるポンプケーシングと一次主循環ポンプとの間のポンプ底部付近のシール構造の一例を示す説明図である。
【図５】図１のハイブリッド型高速炉の一次主循環ポンプをポンプケーシングから引き抜いた状態を示す概略図である。
【図６】従来のハイブリッド型高速炉の入口配管、炉内配管、出口配管の配置を示す炉平面図である。
【図７】図６のＶＩＩ−ＶＩＩ線に沿って縦断面したハイブリッド型高速炉の概略図である。
【図８】図６のＶＩＩＩ−ＶＩＩＩ線に沿って縦断面したハイブリッド型高速炉の概略図である。
【符号の説明】
１原子炉容器
２入口配管
３一次主循環ポンプ
４高圧プレナム
５炉内配管
６原子炉遮蔽プラグ
７ポンプケーシング
９シール部材

Claims

原子炉容器の外から入口配管を通じて供給された一次冷却材を前記原子炉容器内に配置した一次主循環ポンプにより高圧プレナムに圧送するハイブリッド型高速炉において、前記原子炉遮蔽プラグを貫通すると共に吸い込み口に前記入口配管が接続されるポンプケーシングと、前記ポンプケーシングの下端に接続されてその先端が前記高圧プレナム内に開口している吐出管とで前記入口配管と前記高圧プレナム内とを導通させる炉内配管を構成する一方、前記一次主循環ポンプの外周面の吸い込み口を挟む上下位置と下端のそれぞれにシール部材を備える共に、前記ポンプケーシングの内周面の吸い込み口を挟む上下位置と底部に前記シール部材の受けを備え、前記ポンプケーシング内に前記原子炉遮蔽プラグの外側から前記一次主循環ポンプを装入して該一次主循環ポンプを前記原子炉遮蔽プラグに固定するだけで前記ポンプケーシングを密封すると共に、前記ポンプケーシングと一次主循環ポンプとの間を前記シール部材と前記受けとの密着によりシールすることを特徴とするハイブリッド型高速炉。
前記シール部材は前記一次主循環ポンプを全周に亘り囲むベローズから成り、前記シール部材の受けは前記ベローズの端を受けるべローズ受けから成ることを特徴とする請求項１記載のハイブリッド型高速炉。
前記入口配管へは、水／蒸気系との間で熱交換を行う蒸気発生器により冷やされた冷却材が供給されることを特徴とする請求項１又は２記載のハイブリッド型高速炉。
前記入口配管へは、二次冷却系との間で熱交換を行う中間熱交換器により冷やされた冷却材が供給されることを特徴とする請求項１又は２記載のハイブリッド型高速炉。