JP4746911B2 - Method for constructing fast reactor and fast reactor facility - Google Patents

Method for constructing fast reactor and fast reactor facility Download PDF

Info

Publication number
JP4746911B2
JP4746911B2 JP2005130397A JP2005130397A JP4746911B2 JP 4746911 B2 JP4746911 B2 JP 4746911B2 JP 2005130397 A JP2005130397 A JP 2005130397A JP 2005130397 A JP2005130397 A JP 2005130397A JP 4746911 B2 JP4746911 B2 JP 4746911B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
reactor
fuel
coolant
liquid metal
fuel element
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2005130397A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2006308395A (en
Inventor
哲夫 松村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Central Research Institute of Electric Power Industry
Original Assignee
Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Central Research Institute of Electric Power Industry filed Critical Central Research Institute of Electric Power Industry
Priority to JP2005130397A priority Critical patent/JP4746911B2/en
Publication of JP2006308395A publication Critical patent/JP2006308395A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4746911B2 publication Critical patent/JP4746911B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Description

本発明は、受動的安全性を有する高速炉と、その高速炉を備えた高速炉施設の建設方法に関する。   The present invention relates to a fast reactor having passive safety and a construction method of a fast reactor facility equipped with the fast reactor.

高速炉にはより高いレベルの安全性が求められており、動的な機器を用いることなく外乱による影響を収束させる受動的な安全性が研究されている。例えば、特開平9−72980号公報に開示されている高速炉では、冷却材流量喪失等の異常が発生した場合、冷却材の流出によりガス空間の体積を膨張させて炉心からの中性子ストリーミングを促し、炉内に負の反応度を挿入するようにしている。   Faster reactors are required to have a higher level of safety, and passive safety has been studied to converge the effects of disturbances without using dynamic equipment. For example, in the fast reactor disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 9-72980, when an abnormality such as loss of coolant flow occurs, the volume of the gas space is expanded by the outflow of coolant to promote neutron streaming from the core. The negative reactivity is inserted into the furnace.

また、もんじゅ等の高速炉では、ペレット状に成形した燃料を燃料被覆管に充填・密封して燃料要素とし、多数の燃料要素をラッパ管に挿入して燃料集合体を構成している。ラッパ管の下部にはエントランスノズルが設けられており、冷却材である液体ナトリウムはエントランスノズルのオリフィス孔よりラッパ管内に流入し、各燃料要素の間を流れながら除熱を行い上方に流出する。つまり、各燃料要素の外側を液体ナトリウムで冷却している。   In a fast reactor such as Monju, fuel formed in a pellet form is filled and sealed in a fuel cladding tube to form a fuel element, and a number of fuel elements are inserted into a trumpet tube to constitute a fuel assembly. An entrance nozzle is provided at the lower part of the trumpet tube, and liquid sodium as a coolant flows into the trumpet tube through the orifice hole of the entrance nozzle, and removes heat while flowing between the fuel elements and flows out upward. That is, the outside of each fuel element is cooled with liquid sodium.

特開平9−72980号JP-A-9-72980

しかしながら、高速炉の安全性には原理・思想の異なる手段を多重に設けることが肝要であり、受動的な安全性についてさらなる技術開発が要請されている。   However, it is important to provide multiple means with different principles and ideas for the safety of fast reactors, and further technical development is required for passive safety.

また、もんじゅ等の高速炉ではペレット状の燃料を使用し、燃料要素の外側を液体ナトリウムによって冷却する構成であるが、この構成が全ての高速炉について最適であるとは限らず、燃料要素の外側に加えて内側も冷却した方が良い場合もある。   In addition, the fast reactor such as Monju uses pellet fuel and the outside of the fuel element is cooled by liquid sodium. However, this structure is not optimal for all fast reactors. Sometimes it is better to cool the inside as well as the outside.

さらに、これらの高速炉を実用化する為には、高速炉施設を経済的に建設する必要がある。   Furthermore, in order to put these fast reactors into practical use, it is necessary to construct a fast reactor facility economically.

本発明は受動的な安全性に優れた高速炉を提供することを目的とする。また、本発明は冷却性能に優れた高速炉を提供することを目的とする。さらに、本発明は経済性に優れた高速炉施設の建設方法を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the fast reactor excellent in passive safety. Another object of the present invention is to provide a fast reactor with excellent cooling performance. Furthermore, an object of the present invention is to provide a method for constructing a fast reactor facility that is excellent in economic efficiency.

かかる目的を達成するために、請求項1記載の高速炉は、金属燃料を有する複数の燃料要素と、燃料要素を冷却する液体金属冷却材(ただし、液体ナトリウムを除く)とを収容する原子炉容器を、運転停止時に炉心の崩壊熱を除去し炉心の健全性を維持することができる量の水を蓄えたプール内に設置すると共に、運転時にプール内の水とは別系統で液体金属冷却材の熱を除去する二次冷却系を備えるものである。 To achieve this object, a fast reactor according to claim 1 includes a plurality of fuel elements having metal fuel and a liquid metal coolant for cooling the fuel elements (excluding liquid sodium). The vessel is installed in a pool that stores a quantity of water that can remove the decay heat of the core and maintain the integrity of the core when the operation is stopped , and liquid metal cooling is performed separately from the pool water during operation. A secondary cooling system for removing the heat of the material is provided .

したがって、炉心を構成する金属燃料は一次冷却材としての液体金属冷却材によって冷却される。液体金属冷却材の熱は、例えば二次冷却材へと伝えられ除去される。何らかの原因によって液体金属冷却材の熱を二次冷却材によって除去することができなくなると、液体金属冷却材が高温になり原子炉容器の温度が上昇するが、プールに蓄えられている水によって原子炉容器を冷却することができる。また、たとえ液体金属冷却材(液体ナトリウムを除く)がプール内の水と接触したとしても激しく反応することはない。   Therefore, the metal fuel constituting the core is cooled by the liquid metal coolant as the primary coolant. The heat of the liquid metal coolant is transferred to, for example, the secondary coolant and removed. If for some reason the heat of the liquid metal coolant can no longer be removed by the secondary coolant, the liquid metal coolant will become hot and the reactor vessel temperature will rise, but the water stored in the pool will The furnace vessel can be cooled. Also, even if liquid metal coolant (except liquid sodium) comes into contact with water in the pool, it will not react violently.

また、請求項2記載の高速炉は、燃料要素は、内部が密閉された燃料要素容器と、燃料要素容器内を上下方向に貫通する冷却管とを備えると共に、少なくとも運転時には金属燃料は燃料要素容器の内側面及び冷却管の外周面に接触しており、液体金属冷却材によって燃料要素容器の外側面と冷却管の内周面を冷却するものである。したがって、金属燃料で生じた熱は燃料要素容器と冷却管に伝えられ、燃料要素容器の外側と冷却管内を流れる液体金属冷却材によって除去される。   According to a second aspect of the present invention, in the fast reactor, the fuel element includes a fuel element container whose inside is sealed, and a cooling pipe penetrating the inside of the fuel element container in the vertical direction. The inner surface of the container and the outer peripheral surface of the cooling pipe are in contact with each other, and the outer surface of the fuel element container and the inner peripheral surface of the cooling pipe are cooled by the liquid metal coolant. Therefore, the heat generated in the metal fuel is transferred to the fuel element container and the cooling pipe, and is removed by the liquid metal coolant flowing outside the fuel element container and in the cooling pipe.

また、請求項3記載の高速炉は、液体金属冷却材を冷却管内に強制的に循環させる冷却材駆動機構を燃料要素毎に設けたものである。したがって、原子炉容器内の液体金属冷却材は自然対流によって循環することに加えて、冷却材駆動機構が発生させる駆動力によっても循環される。冷却材駆動機構は燃料要素毎に設けられているので、燃料要素毎に液体金属冷却材の流量を調節することができる。   The fast reactor according to claim 3 is provided with a coolant driving mechanism for each fuel element for forcibly circulating the liquid metal coolant in the cooling pipe. Therefore, the liquid metal coolant in the reactor vessel is circulated not only by natural convection but also by the driving force generated by the coolant driving mechanism. Since the coolant driving mechanism is provided for each fuel element, the flow rate of the liquid metal coolant can be adjusted for each fuel element.

また、請求項4記載の高速炉は、プール内が加圧されている。したがって、仮に原子炉容器に亀裂等が生じたとしても液体金属冷却材の漏洩防止を図ることができる。   In the fast reactor according to claim 4, the inside of the pool is pressurized. Therefore, even if a crack or the like occurs in the reactor vessel, it is possible to prevent leakage of the liquid metal coolant.

さらに、請求項5記載の高速炉施設の建設方法は、既存の原子炉施設の原子炉格納容器内から当該原子炉施設の設備を撤去した後、原子炉格納容器内に請求項1から4のいずれか1つに記載の原子炉容器を設置すると共に、運転停止時に炉心の崩壊熱を除去し炉心の健全性を維持することができる量の水を貯め、原子炉格納容器を請求項1から4のいずれか1つに記載のプールに転用すると共に、請求項1から4のいずれか1つに記載の二次冷却系を設置して請求項1から4のいずれか1つに記載の高速炉を備えた施設を建設するものである。 Further, in the method for constructing a fast reactor facility according to claim 5, the equipment of the reactor facility is removed from the reactor containment vessel of the existing reactor facility, The reactor vessel according to any one of claims 1 to 5 is installed, and an amount of water that can remove the decay heat of the core and maintain the integrity of the core when the operation is stopped is stored. 5 is used in the pool according to any one of claims 4 to 4, and the secondary cooling system according to any one of claims 1 to 4 is installed to provide the high speed according to any one of claims 1 to 4. A facility equipped with a furnace will be constructed.

例えば、軽水炉を備えるプラントでは、原子炉建屋内に原子炉格納容器を設置し、その中に原子炉容器を収容している。原子炉格納容器はもともと放射性物質の封じ込めを目的としたものであり、内部に水を貯めることができる。この原子炉格納容器をプールとして転用することで、既存の原子炉施設を利用して請求項1から4のいずれか1つに記載の高速炉を備えた施設を建設することができる。   For example, in a plant equipped with a light water reactor, a reactor containment vessel is installed in the reactor building, and the reactor vessel is accommodated therein. The reactor containment vessel was originally intended for containment of radioactive materials and can store water inside. By diverting this reactor containment vessel as a pool, a facility equipped with the fast reactor according to any one of claims 1 to 4 can be constructed using an existing reactor facility.

請求項1記載の高速炉では、金属燃料を有する複数の燃料要素と、燃料要素を冷却する液体金属冷却材(ただし、液体ナトリウムを除く)とを収容する原子炉容器を、運転停止時に炉心の崩壊熱を除去し炉心の健全性を維持することができる量の水を蓄えたプール内に設置すると共に、運転時にプール内の水とは別系統で液体金属冷却材の熱を除去する二次冷却系を備えているので、二次冷却系の二次冷却材によって一次冷却材としての液体金属冷却材の熱を除去できなくなったとしても、プールの水によって原子炉容器を冷却することができる。このため、高速炉の受動的な安全性をより一層向上させることができる。また、液体金属冷却材(液体ナトリウムを除く)は水と激しく反応することはなく、たとえ液体金属冷却材がプール内の水に接触したとしても安全である。 In the fast reactor according to claim 1, a reactor vessel containing a plurality of fuel elements having a metal fuel and a liquid metal coolant (except for liquid sodium) for cooling the fuel elements is provided at the time of shutdown. A secondary system that removes heat from the liquid metal coolant in a separate system from the pool water during operation , while installing in a pool that stores a quantity of water that can remove decay heat and maintain the integrity of the core Since the cooling system is provided, even if the heat of the liquid metal coolant as the primary coolant cannot be removed by the secondary coolant of the secondary cooling system, the reactor vessel can be cooled by the pool water . For this reason, the passive safety of the fast reactor can be further improved. Also, the liquid metal coolant (except liquid sodium) does not react violently with water, and it is safe even if the liquid metal coolant contacts the water in the pool.

また、請求項2記載の高速炉では、燃料要素は、内部が密閉された燃料要素容器と、燃料要素容器内を上下方向に貫通する冷却管とを備えると共に、少なくとも運転時には金属燃料は燃料要素容器の内側面及び冷却管の外周面に接触しており、液体金属冷却材によって燃料要素容器の外側面と冷却管の内周面を冷却するので、金属燃料で生じた熱は燃料要素容器と冷却管に伝えられ、燃料要素容器の外側と冷却管内を流れる液体金属冷却材によって除去される。即ち、金属燃料の外側と内側に液体金属冷却材を循環させることができ、内と外の両側から金属燃料を冷却することができる。このため、冷却性能を向上させることができる。また、内側と外側のいずれか一方からの冷却が不能になったとしても、他方から冷却することができるので、安全性をより一層向上させることができる。   Further, in the fast reactor according to claim 2, the fuel element includes a fuel element container sealed inside and a cooling pipe penetrating the inside of the fuel element container in the vertical direction, and the metal fuel is the fuel element at least during operation. The inner surface of the container and the outer peripheral surface of the cooling pipe are in contact with each other, and the liquid metal coolant cools the outer surface of the fuel element container and the inner peripheral surface of the cooling pipe. It is transferred to the cooling pipe and removed by liquid metal coolant flowing outside the fuel element container and in the cooling pipe. That is, the liquid metal coolant can be circulated inside and outside the metal fuel, and the metal fuel can be cooled from both the inside and outside. For this reason, cooling performance can be improved. Moreover, even if cooling from either the inner side or the outer side becomes impossible, the cooling can be performed from the other side, so that safety can be further improved.

また、請求項3記載の高速炉では、液体金属冷却材を冷却管内に強制的に循環させる冷却材駆動機構を燃料要素毎に設けているので、液体金属冷却材の循環をより一層良好にすることができ、冷却性能をより一層向上させることができる。また、燃料要素毎に液体金属冷却材の流量を調節することができる。このため、炉心設計が容易になると共に、燃料であるウラン資源の有効活用が可能になり、さらに炉心の寿命を延ばすことができる。   Moreover, in the fast reactor according to claim 3, since the coolant driving mechanism for forcibly circulating the liquid metal coolant in the cooling pipe is provided for each fuel element, the circulation of the liquid metal coolant is further improved. The cooling performance can be further improved. Further, the flow rate of the liquid metal coolant can be adjusted for each fuel element. For this reason, the core design is facilitated, the uranium resource as the fuel can be effectively used, and the life of the core can be further extended.

また、請求項4記載の高速炉では、プール内は加圧されているので、仮に原子炉容器に亀裂等が生じたとしても液体金属冷却材の漏洩防止を図ることができる。このため、液体金属冷却材の喪失を防止し、冷却性能の悪化防止を図ることができる。   In the fast reactor according to claim 4, since the inside of the pool is pressurized, it is possible to prevent the liquid metal coolant from leaking even if a crack or the like occurs in the reactor vessel. For this reason, loss of the liquid metal coolant can be prevented, and deterioration of the cooling performance can be prevented.

さらに、請求項5記載の高速炉施設の建設方法では、既存の原子炉施設の原子炉格納容器内から当該原子炉施設の設備を撤去した後、原子炉格納容器内に請求項1から4のいずれか1つに記載の原子炉容器を設置すると共に運転停止時に炉心の崩壊熱を除去し炉心の健全性を維持することができる量の水を貯め、原子炉格納容器を請求項1から4のいずれか1つに記載のプールに転用すると共に、請求項1から4のいずれか1つに記載の二次冷却系を設置して請求項1から4のいずれか1つに記載の高速炉を備えた施設を建設するので、既存の原子炉施設を利用して、高速炉施設を建設することができる。このため、高速炉施設の建設に要する費用を安く抑えることができる。また、既存の原子炉施設の一部を有効活用できるので、その分だけ廃棄物を減らすことができて環境面でも優れている。さらに、老朽化した原子炉施設を再利用することができるので、原子力関係の施設を有効利用することができ、例えば原子炉の廃止措置に伴う放射線管理の負担等を軽減することができる。 Further, in the method for constructing a fast reactor facility according to claim 5, after the equipment of the reactor facility is removed from the reactor containment vessel of the existing reactor facility, The reactor containment vessel according to any one of claims 1 to 4, wherein the reactor containment vessel according to any one of claims 1 to 4 is installed, wherein an amount of water that can remove the decay heat of the core and maintain the integrity of the core when the operation is stopped is stored. The fast reactor according to any one of claims 1 to 4, wherein the fast cooling system is diverted to the pool according to any one of claims 1 to 4 and the secondary cooling system according to any one of claims 1 to 4 is installed. Therefore, a fast reactor facility can be constructed using an existing nuclear reactor facility. For this reason, the cost required for the construction of the fast reactor facility can be reduced. In addition, since some of the existing nuclear reactor facilities can be used effectively, waste can be reduced by that much, which is excellent in terms of the environment. Furthermore, since the old nuclear reactor facility can be reused, the nuclear facility can be used effectively, for example, the burden of radiation management accompanying the decommissioning of the nuclear reactor can be reduced.

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。   Hereinafter, the configuration of the present invention will be described in detail based on the best mode shown in the drawings.

図1に、本発明を適用した高速炉の実施形態の一例を示す。高速炉1は、金属燃料2を有する燃料要素3と、燃料要素3を冷却する液体金属冷却材(ただし、液体ナトリウムを除く)4とを収容する原子炉容器5をプール6内に設置したものである。原子炉容器5内には多数の燃料要素3が若干の隙間7をあけて並べられており、炉心27が構成されている。なお、図1では2つの燃料要素3を記載しているが、実際には多数の燃料要素3が設けられている。燃料要素3の集合体の周囲には円筒体8が設けられている。   FIG. 1 shows an example of an embodiment of a fast reactor to which the present invention is applied. The fast reactor 1 is a reactor in which a reactor vessel 5 containing a fuel element 3 having a metal fuel 2 and a liquid metal coolant (except for liquid sodium) 4 for cooling the fuel element 3 is installed in a pool 6. It is. A large number of fuel elements 3 are arranged in the nuclear reactor vessel 5 with a slight gap 7 therebetween, thereby forming a core 27. Although two fuel elements 3 are shown in FIG. 1, a large number of fuel elements 3 are actually provided. A cylindrical body 8 is provided around the assembly of fuel elements 3.

燃料要素3の横断面を図2に示す。燃料要素3は、内部が密閉された燃料要素容器9と、燃料要素容器9内を上下方向に貫通する冷却管10とを備えると共に、少なくとも運転時には金属燃料2は燃料要素容器9の内側面及び冷却管10の外周面に接触しており、液体金属冷却材4によって燃料要素容器9の外側面と冷却管10の内周面を冷却している。つまり、高速炉1が運転されて金属燃料2が高温になると金属燃料2は膨張するが、少なくとも膨張したときには金属燃料2は燃料要素容器9と冷却管10に十分に接触し、金属燃料2で生じた熱を燃料要素容器9と冷却管10に良好に伝達することができる。   A cross section of the fuel element 3 is shown in FIG. The fuel element 3 includes a fuel element container 9 whose inside is sealed, and a cooling pipe 10 penetrating the fuel element container 9 in the vertical direction. At least during operation, the metal fuel 2 is disposed on the inner surface of the fuel element container 9 and The outer peripheral surface of the cooling pipe 10 is in contact with the outer peripheral surface of the fuel element container 9 and the inner peripheral surface of the cooling pipe 10 by the liquid metal coolant 4. That is, when the fast reactor 1 is operated and the metal fuel 2 becomes high temperature, the metal fuel 2 expands. However, at least when the metal fuel 2 expands, the metal fuel 2 sufficiently contacts the fuel element container 9 and the cooling pipe 10, and the metal fuel 2 The generated heat can be satisfactorily transmitted to the fuel element container 9 and the cooling pipe 10.

液体金属冷却材4としては、水と激しく反応する液体ナトリウム以外の液体金属、例えば液体の鉛−ビスマスを使用する。ただし、液体金属冷却材4として液体の鉛−ビスマス以外の液体金属、例えば水銀、鉛等を使用しても良い。   As the liquid metal coolant 4, a liquid metal other than liquid sodium that reacts violently with water, such as liquid lead-bismuth, is used. However, a liquid metal other than liquid lead-bismuth, such as mercury or lead, may be used as the liquid metal coolant 4.

燃料要素容器9は、例えばステンレス鋼製のボックスである。また、冷却管10は、例えばステンレス鋼製の管である。ただし、これらの材料はステンレス鋼に限るものではなく、ステンレス鋼以外の材料を採用しても良い。複数の冷却管10が燃料要素容器9を上下方向に貫通している。   The fuel element container 9 is, for example, a stainless steel box. The cooling pipe 10 is, for example, a stainless steel pipe. However, these materials are not limited to stainless steel, and materials other than stainless steel may be adopted. A plurality of cooling pipes 10 penetrates the fuel element container 9 in the vertical direction.

金属燃料2は、例えばU−Zr等の金属燃料である。ただし、U−Zrに限るものではなく、その他のウラン合金、プルトニウム合金等でも良く、金属ウラン、金属プルトニウム等でも良い。金属燃料2は、例えば粒子形状を成しており、燃料要素容器9内に充填されている。燃料要素容器9内には金属燃料2が例えば充填率(スミヤー密度)50〜80%程度で充填されており、金属燃料2の隙間には例えばHe等の不活性ガスが充填されている。また、金属燃料2の上方空間は、例えばHe等の不活性ガス溜11となっている。粒子状の金属燃料2を充填しているので、燃料要素容器9内で金属燃料2が動くことができ、運転時の体積膨張を逃がすことができる。また、金属燃料2の核分裂によって発生したクリプトンやキセノン等のガスは不活性ガス溜11に溜められる。金属燃料2で発生した熱は接触によって燃料要素容器9や冷却管10に直接伝達されるが、隙間に充填された不活性ガスによっても伝達される。   The metal fuel 2 is a metal fuel such as U-Zr. However, it is not limited to U-Zr, and other uranium alloys, plutonium alloys, etc. may be used, and metal uranium, metal plutonium, etc. may be used. The metal fuel 2 has a particle shape, for example, and is filled in the fuel element container 9. The fuel element container 9 is filled with the metal fuel 2 at a filling rate (smear density) of about 50 to 80%, for example, and the gap between the metal fuels 2 is filled with an inert gas such as He. Further, the upper space of the metal fuel 2 is an inert gas reservoir 11 such as He. Since the particulate metal fuel 2 is filled, the metal fuel 2 can move in the fuel element container 9, and volume expansion during operation can be released. Gases such as krypton and xenon generated by the fission of the metal fuel 2 are stored in the inert gas reservoir 11. The heat generated in the metal fuel 2 is directly transmitted to the fuel element container 9 and the cooling pipe 10 by contact, but is also transmitted by an inert gas filled in the gap.

なお、実際には、例えば図3に示すように、炉心27の中央27aに上述の金属燃料2を充填した燃料要素3を配置し、その周囲27bにブランケット燃料を充填した燃料要素3を配置し、高速中性子の漏れ防止とプルトニウムの増殖が図られている。   In practice, for example, as shown in FIG. 3, the fuel element 3 filled with the above-described metal fuel 2 is disposed at the center 27a of the core 27, and the fuel element 3 filled with blanket fuel is disposed around the periphery 27b. , Fast neutron leakage prevention and plutonium breeding.

燃料要素3は、例えば10mmの間隔(燃料要素の間隔、ピッチ間隔は157mm)をあけて並べられている。また、燃料要素3の大きさは、横断面のサイズが例えば0.152m×0.152m、高さが例えば2mである。1つの燃料要素3には、例えば100本(図2では25本のみ図示)の冷却管10が設けられている。冷却管10の内径は、例えば11mmである。冷却管10は、例えば15mmの間隔をあけて並べられている。ただし、これらの数値は一例であり、これらの数値に限るものではない。必要な冷却能力や出力等に応じて適宜設計する。   The fuel elements 3 are arranged, for example, with an interval of 10 mm (interval of fuel elements, pitch interval is 157 mm). The size of the fuel element 3 is, for example, 0.152 m × 0.152 m in cross section and 2 m in height. One fuel element 3 is provided with, for example, 100 cooling pipes 10 (only 25 are shown in FIG. 2). The inner diameter of the cooling pipe 10 is 11 mm, for example. The cooling pipes 10 are arranged with an interval of 15 mm, for example. However, these numerical values are examples, and are not limited to these numerical values. Design appropriately according to the required cooling capacity and output.

本実施形態では、液体金属冷却材4を冷却管10内に強制的に循環させる冷却材駆動機構12を燃料要素3毎に設けている。冷却材駆動機構12は、例えば電磁ポンプ(EMP)である。冷却材駆動機構12は燃料要素容器9の下端開口部分に設けられており、燃料要素3の下から液体金属冷却材4を吸い込んで冷却管10内に向けて吐出する。各冷却材駆動機構12毎に通電量を変えて吐出量を調節することができる。   In the present embodiment, a coolant driving mechanism 12 that forcibly circulates the liquid metal coolant 4 in the cooling pipe 10 is provided for each fuel element 3. The coolant driving mechanism 12 is, for example, an electromagnetic pump (EMP). The coolant driving mechanism 12 is provided at the lower end opening portion of the fuel element container 9, and sucks the liquid metal coolant 4 from under the fuel element 3 and discharges it into the cooling pipe 10. The discharge amount can be adjusted by changing the energization amount for each coolant driving mechanism 12.

原子炉容器5内の上部には、例えばHe、窒素、アルゴン等の不活性ガスが充填された不活性ガス溜13となっている。液体金属冷却材4の温度変化に伴う体積変動を、不活性ガス溜13の体積を変化させることで吸収することができる。   An upper portion in the reactor vessel 5 is an inert gas reservoir 13 filled with an inert gas such as He, nitrogen, or argon. The volume fluctuation accompanying the temperature change of the liquid metal coolant 4 can be absorbed by changing the volume of the inert gas reservoir 13.

原子炉容器5内には蒸気発生器14が設置されている。蒸気発生器14は例えば円筒形状をなし、液体金属冷却材4の液面4aに近い位置に配置され、原子炉容器5の内周面に取り付けられている。蒸気発生器14には、二次冷却材15を循環させる流路16,17が接続されている。二次冷却材15は、例えば水/蒸気である。蒸気発生器14は、一次冷却材としての液体金属冷却材4と二次冷却材15としての水との間で熱交換を行い、蒸気を発生させる。   A steam generator 14 is installed in the reactor vessel 5. The steam generator 14 has, for example, a cylindrical shape, is disposed at a position close to the liquid level 4 a of the liquid metal coolant 4, and is attached to the inner peripheral surface of the reactor vessel 5. Flow paths 16 and 17 for circulating the secondary coolant 15 are connected to the steam generator 14. The secondary coolant 15 is, for example, water / steam. The steam generator 14 performs heat exchange between the liquid metal coolant 4 as the primary coolant and the water as the secondary coolant 15 to generate steam.

原子炉容器5の上面には、制御棒や安全棒を駆動する駆動機構18が設置されている。なお、図1では制御棒と安全棒をまとめて棒19で示しているが、実際には複数の制御棒と複数の安全棒が設置されており、駆動機構18によって位置制御される。制御棒や安全棒は、各燃料要素3間の隙間7に挿入される。ただし、冷却管10と同様の燃料要素容器9を貫通するパイプを設け、このパイプ内に制御棒や安全棒を挿入するようにしても良い。   On the upper surface of the reactor vessel 5, a drive mechanism 18 that drives a control rod and a safety rod is installed. In FIG. 1, the control rod and the safety rod are collectively shown as a rod 19, but actually, a plurality of control rods and a plurality of safety rods are installed, and the position is controlled by the drive mechanism 18. Control rods and safety rods are inserted into the gaps 7 between the fuel elements 3. However, a pipe penetrating the fuel element container 9 similar to the cooling pipe 10 may be provided, and a control rod or a safety rod may be inserted into the pipe.

原子炉容器5はプール6内に設置されている。プール6には、運転停止時にたとえ二次冷却材15による冷却が不能になったとしても、炉心27の崩壊熱を除去し炉心27の健全性を維持することができる程度に十分な量の水が蓄えられている。この水には、例えばエチレングリコール等の蒸気爆発防止剤が添加されている。プール6内は蓋20によって密閉され、加圧されている。例えば、10気圧〜数十気圧程度に加圧されている。プール6内の水の温度は、例えば常温である。なお、蓋20は放射性物質を閉じ込める機能も有している。   The reactor vessel 5 is installed in the pool 6. The pool 6 has a sufficient amount of water that can remove the decay heat of the core 27 and maintain the soundness of the core 27 even if cooling by the secondary coolant 15 becomes impossible at the time of shutdown. Is stored. A steam explosion preventing agent such as ethylene glycol is added to the water. The inside of the pool 6 is sealed with a lid 20 and pressurized. For example, the pressure is about 10 to several tens of atmospheres. The temperature of the water in the pool 6 is room temperature, for example. The lid 20 also has a function of confining radioactive materials.

次に、高速炉1の作動について説明する。   Next, the operation of the fast reactor 1 will be described.

一次冷却材である液体金属冷却材4は炉心27を冷却しながら高温になって上昇し、蒸気発生器14で冷却されて下降する。そして、冷却材駆動機構12に吸い込まれて炉心27に向けて吐出される。つまり、円筒体8の内側と外側を上下に循環しながら炉心27を冷却する。このとき、液体金属冷却材4は各燃料要素3に設けられている冷却管10内と各燃料要素3の間の隙間7を流れて内と外の両側から金属燃料2を冷却するので、金属燃料2を良好に冷却することができ冷却性能に優れている。   The liquid metal coolant 4 that is the primary coolant rises to a high temperature while cooling the core 27, and is cooled by the steam generator 14 and descends. Then, it is sucked into the coolant driving mechanism 12 and discharged toward the core 27. That is, the core 27 is cooled while circulating vertically inside and outside the cylindrical body 8. At this time, the liquid metal coolant 4 flows through the gap 7 between the cooling pipe 10 provided in each fuel element 3 and each fuel element 3 to cool the metal fuel 2 from both the inside and the outside. The fuel 2 can be cooled well and the cooling performance is excellent.

一方、入口側流路16から蒸気発生器14に流入した二次冷却材(水)15は、液体金属冷却材4によって加熱されて蒸気になる。そして、出口側流路17から流出し、例えば図示しない発電機の蒸気タービンを駆動して発電を行う。その後、蒸気は図示しない復水器によって液体の状態に戻され、蒸気発生器14へと循環される。このように、高速炉1の通常運転時には、炉心27で発生した熱は液体金属冷却材4を循環させる一次冷却系と二次冷却材15を循環させる二次冷却系とによって高速炉1の外へと伝えられ、炉心27の健全性が保たれる。   On the other hand, the secondary coolant (water) 15 that has flowed into the steam generator 14 from the inlet-side channel 16 is heated by the liquid metal coolant 4 to become steam. And it flows out from the exit side flow path 17, for example, drives the steam turbine of the generator which is not shown in figure, and generates electric power. Thereafter, the steam is returned to a liquid state by a condenser (not shown) and circulated to the steam generator 14. Thus, during normal operation of the fast reactor 1, heat generated in the core 27 is external to the fast reactor 1 by the primary cooling system that circulates the liquid metal coolant 4 and the secondary cooling system that circulates the secondary coolant 15. The integrity of the core 27 is maintained.

この高速炉1では、各燃料要素3毎に冷却材駆動機構12を設けているので、各燃料要素3毎に液体金属冷却材4の流量を調節することができる。ここで、炉心27の出力分布は運転に伴って変化するが、液体金属冷却材4の流量を部分的に調節できなければ、炉心27の出力分布をほぼ一定に保つ必要がある。このため、出力分布の変化がある程度大きくなると、原子炉を一旦停止して燃料の位置を変更したり、燃料を交換する必要があり、長期間にわたって運転を続けることができない。これに対し、本発明では、各燃料要素3毎に液体金属冷却材4の流量を調節することができるので、炉心27の出力分布の変化が大きくなっても、この変化に応じて液体金属冷却材4の流量を調節することで燃料の位置を変えたり燃料を交換したせずにそのまま運転を続けることができる。このため、より長寿命の炉心27を構成することができる。   In the fast reactor 1, since the coolant driving mechanism 12 is provided for each fuel element 3, the flow rate of the liquid metal coolant 4 can be adjusted for each fuel element 3. Here, the power distribution of the core 27 changes with operation, but if the flow rate of the liquid metal coolant 4 cannot be partially adjusted, it is necessary to keep the power distribution of the core 27 substantially constant. For this reason, if the change in the power distribution becomes large to some extent, it is necessary to temporarily stop the reactor and change the position of the fuel, or to replace the fuel, so that the operation cannot be continued for a long time. In contrast, in the present invention, since the flow rate of the liquid metal coolant 4 can be adjusted for each fuel element 3, even if the change in the power distribution of the core 27 becomes large, the liquid metal cooling is performed according to this change. By adjusting the flow rate of the material 4, the operation can be continued as it is without changing the position of the fuel or replacing the fuel. For this reason, a longer-life core 27 can be configured.

また、各燃料要素3毎に液体金属冷却材4の流量を調節することができるので、炉心設計の制約が少なくなって炉心設計が容易になる。このため、炉心27の増殖性能が高い炉心設計が可能になり、さらに炉心27の長寿命化とウラン資源の有効活用が可能になる。   In addition, since the flow rate of the liquid metal coolant 4 can be adjusted for each fuel element 3, the core design is reduced and the core design is facilitated. For this reason, it is possible to design a core having a high breeding performance of the core 27, and further to extend the life of the core 27 and to effectively use uranium resources.

冷却系に不具合が生じ高速炉1の運転が停止されると、炉心27の崩壊熱は以下のようにして除去される。冷却材駆動機構12が作動する場合には冷却材駆動機構12によって液体金属冷却材4を強制循環させる。一方、冷却材駆動機構12が作動しない場合には自然対流によって液体金属冷却材4は循環する。したがって、いずれの場合も液体金属冷却材4を循環させて炉心27を冷却することができ、受動的な安全性に優れている。このとき、液体金属冷却材4は各燃料要素3の冷却管10内と各燃料要素3の間の隙間7を流れて内と外の両側から金属燃料2を冷却するので、冷却性能に優れている。しかも、たとえ冷却管10と隙間7のいずれか一方が閉塞されるなどして液体金属冷却材4の流通が困難になったとしても、もう一方には液体金属冷却材4を流通させることができるので、炉心27の冷却を確保できる。このため、受動的な安全性に優れている。   When a malfunction occurs in the cooling system and the operation of the fast reactor 1 is stopped, the decay heat of the core 27 is removed as follows. When the coolant driving mechanism 12 is operated, the liquid metal coolant 4 is forcibly circulated by the coolant driving mechanism 12. On the other hand, when the coolant driving mechanism 12 does not operate, the liquid metal coolant 4 circulates by natural convection. Therefore, in any case, the core 27 can be cooled by circulating the liquid metal coolant 4, and the passive safety is excellent. At this time, since the liquid metal coolant 4 flows through the gap 7 between the cooling pipe 10 of each fuel element 3 and each fuel element 3 to cool the metal fuel 2 from both the inside and outside, the cooling performance is excellent. Yes. Moreover, even if one of the cooling pipe 10 and the gap 7 is blocked, for example, it becomes difficult to distribute the liquid metal coolant 4, the liquid metal coolant 4 can be distributed to the other. Therefore, cooling of the core 27 can be ensured. For this reason, it is excellent in passive safety.

また、仮に液体金属冷却材4の熱を二次冷却材15によって高速炉1の外に運搬できなくなったとしても、原子炉容器5はプール6内に設置されているので、プール6の水によって原子炉容器5を冷却することができる。プール6内には炉心27の崩壊熱を除去するのに十分な量の水が蓄えられているので、プール6の水によって冷却された液体金属冷却材4を冷却材駆動機構12によって強制循環させることで、又は液体金属冷却材4が自然対流することで、炉心27の崩壊熱を除去し健全性を維持することができる。このため、受動的な安全性に優れている。   Even if the heat of the liquid metal coolant 4 cannot be transported outside the fast reactor 1 by the secondary coolant 15, the reactor vessel 5 is installed in the pool 6. The reactor vessel 5 can be cooled. Since a sufficient amount of water is stored in the pool 6 to remove the decay heat of the core 27, the liquid metal coolant 4 cooled by the water in the pool 6 is forcibly circulated by the coolant driving mechanism 12. By this, or by the natural convection of the liquid metal coolant 4, the decay heat of the core 27 can be removed and the soundness can be maintained. For this reason, it is excellent in passive safety.

さらに、たとえ原子炉容器5に亀裂等が生じたとしても、プール6内は加圧されているので、また水中の原子炉容器5には深さに応じた水圧が作用しているので、液体金属冷却材4が原子炉容器5の外に漏洩し難い。このため、液体金属冷却材4の喪失防止を図ることができると共に、高温の液体金属冷却材4と水との接触による蒸気爆発の発生防止を図ることができる。これらのため、安全性に優れている。また、液体金属冷却材4として例えば液体の鉛−ビスマスを採用しており、たとえ液体金属冷却材4が水に接触しても激しく反応することはなく、この点からも安全性に優れている。   Furthermore, even if a crack or the like occurs in the reactor vessel 5, the inside of the pool 6 is pressurized, and the water pressure corresponding to the depth acts on the reactor vessel 5 in water. It is difficult for the metal coolant 4 to leak out of the reactor vessel 5. For this reason, loss of the liquid metal coolant 4 can be prevented, and generation of a vapor explosion due to contact between the high-temperature liquid metal coolant 4 and water can be prevented. For these reasons, it is excellent in safety. Further, for example, liquid lead-bismuth is adopted as the liquid metal coolant 4, and even if the liquid metal coolant 4 comes into contact with water, it does not react violently, and this point is also excellent in safety. .

なお、制御棒や安全棒を駆動する駆動機構18は原子炉容器5の上面に設置されており、プール6内の加圧されている領域内で制御棒や安全棒を移動させることになる。即ち、制御棒や安全棒をプール6の外からプール6内に挿入する構成でないので、プール6内の加圧によって制御棒や安全棒が動かされることはない。   The drive mechanism 18 for driving the control rod and the safety rod is installed on the upper surface of the reactor vessel 5 and moves the control rod and the safety rod within the pressurized area in the pool 6. That is, since the control rod and the safety rod are not configured to be inserted into the pool 6 from the outside of the pool 6, the control rod and the safety rod are not moved by the pressurization in the pool 6.

本発明の高速炉1を備える施設21を新規に建設しても良いが、既存の原子炉施設22を改造しても良い。即ち、既存の原子炉施設22の原子炉格納容器23内から当該原子炉施設22の設備を撤去した後、原子炉格納容器23内に原子炉容器5を設置すると共に水を貯め、原子炉格納容器23をプール6に転用して高速炉施設21を建設することもできる。   Although the facility 21 including the fast reactor 1 of the present invention may be newly constructed, the existing nuclear reactor facility 22 may be modified. That is, after the equipment of the reactor facility 22 is removed from the reactor containment vessel 23 of the existing reactor facility 22, the reactor vessel 5 is installed in the reactor containment vessel 23 and water is stored, and the reactor is stored. The fast reactor facility 21 can also be constructed by diverting the container 23 to the pool 6.

図4に、高速炉施設21の建設方法の一例を示す。図4(a)は、例えば既存のBWR(沸騰型軽水炉)プラント22である。BWRプラント22では、原子炉建屋24内に原子炉格納容器23を設置し、その中に原子炉容器25を設置している。原子炉格納容器23内から原子炉容器25やその他の設備を撤去し、高速炉1の原子炉容器5を設置すると共に水を貯めることで、BWRプラント22を高速炉プラント21に改造することができる(図4(b))。BWRプラント22では、燃料交換の際に原子炉格納容器23内に水を溜め原子炉容器25を水没させるため、原子炉格納容器23のプール6への転用は可能である。   In FIG. 4, an example of the construction method of the fast reactor facility 21 is shown. FIG. 4A shows an existing BWR (boiling light water reactor) plant 22, for example. In the BWR plant 22, a reactor containment vessel 23 is installed in the reactor building 24, and a reactor vessel 25 is installed therein. The BWR plant 22 can be modified to the fast reactor plant 21 by removing the reactor vessel 25 and other equipment from the reactor containment vessel 23, installing the reactor vessel 5 of the fast reactor 1 and storing water. (FIG. 4B). In the BWR plant 22, water is stored in the reactor containment vessel 23 and the reactor vessel 25 is submerged when the fuel is changed, so that the reactor containment vessel 23 can be diverted to the pool 6.

例えば、36万KWe級のBWRプラント22では、原子炉建屋24の内部空間の直径は38m、原子炉格納容器23の内部空間の直径は17m、原子炉容器25の直径は9mである。約40万KWe級の高速炉プラント21では炉心27の直径が約3.5mになり、原子炉容器5の直径が約6mになるので、原子炉格納容器23内に設置することができる。即ち、36万KWe級のBWRプラント22を改造して、出力が1割増しの約40万KWe級の高速炉プラント21を建設することができる。なお、原子炉格納容器23の近傍には使用済燃料を一時的に保管するプール28があり、このプール28はそのまま利用できる。   For example, in the 360,000 KWe class BWR plant 22, the diameter of the internal space of the reactor building 24 is 38 m, the diameter of the internal space of the reactor containment vessel 23 is 17 m, and the diameter of the reactor vessel 25 is 9 m. In the fast reactor plant 21 of about 400,000 KWe class, the core 27 has a diameter of about 3.5 m and the reactor vessel 5 has a diameter of about 6 m, so that it can be installed in the reactor containment vessel 23. That is, the 360,000 KWe class BWR plant 22 can be remodeled to construct an about 400,000 KWe class fast reactor plant 21 with an output increased by 10%. In the vicinity of the reactor containment vessel 23, there is a pool 28 for temporarily storing spent fuel, and this pool 28 can be used as it is.

このように既存の原子炉施設22を利用して最新の高速炉施設21を建設することができるので、高速炉施設21の建設が容易になると共に、その建設費用を安く抑えることができる。また、既存の原子炉施設22の一部を有効活用することができるので、その分だけ廃棄物を減らすことができる。さらに、建設から年数の経った高経年軽水型原子力発電所を最新の高速炉施設21に改造することで、高経年原子炉の保守・管理負担が解消される。   Thus, since the latest fast reactor facility 21 can be constructed using the existing nuclear reactor facility 22, the construction of the fast reactor facility 21 is facilitated, and the construction cost can be reduced. In addition, since a part of the existing nuclear reactor facility 22 can be used effectively, waste can be reduced accordingly. Furthermore, the maintenance and management burden of the high-aged nuclear reactor will be eliminated by remodeling the high-aged light water nuclear power plant that has been built for many years to the latest fast reactor facility 21.

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。   The above-described embodiment is an example of a preferred embodiment of the present invention, but is not limited thereto, and various modifications can be made without departing from the scope of the present invention.

例えば、上述の高速炉1では、粒子形状の金属燃料2を燃料要素容器9に充填していたが、例えば図5に示すように、粒子形状の金属燃料2の間に変形可能な金属製チューブ26を挿入し、金属燃料2の温度変化に伴う膨張・収縮に応じて金属製チューブ26を変形させるようにしても良い。金属製チューブ26の上部は不活性ガス溜11に開放されている。また、金属製チューブ26の横断面は、例えば楕円形を成している。   For example, in the fast reactor 1 described above, the fuel metal container 2 is filled with the particle-shaped metal fuel 2. For example, as shown in FIG. 5, a metal tube that can be deformed between the particle-shaped metal fuel 2. 26 may be inserted, and the metal tube 26 may be deformed in accordance with the expansion / contraction associated with the temperature change of the metal fuel 2. The upper part of the metal tube 26 is opened to the inert gas reservoir 11. Further, the cross section of the metal tube 26 has an elliptical shape, for example.

また、粒子形状の金属燃料2を充填することに代えて、例えば溶融状態の金属燃料2を燃料要素容器9内に流し込んで冷却し固化させた後、ドリル等の機械的な工具を使用してガス穴を設けることも考えられる。   Further, instead of filling the metal fuel 2 in the form of particles, for example, the molten metal fuel 2 is poured into the fuel element container 9 to be cooled and solidified, and then a mechanical tool such as a drill is used. It is also possible to provide a gas hole.

また、上述の説明では、各燃料要素3毎に冷却材駆動機構12を設けて液体金属冷却材4を強制循環させていたが、冷却材駆動機構12を省略して液体金属冷却材4を自然対流させても良い。   In the above description, the coolant driving mechanism 12 is provided for each fuel element 3 to forcibly circulate the liquid metal coolant 4. However, the coolant driving mechanism 12 is omitted and the liquid metal coolant 4 is naturally It may be convected.

さらに、上述の説明では、既存の原子炉施設22としてBWRプラントを例に挙げ、BWRプラントを高速炉プラント21に改造していたが、BWRプラント以外の原子炉施設を高速炉プラント21に改造しても良いことは勿論である。   Furthermore, in the above description, the BWR plant is taken as an example of the existing nuclear reactor facility 22 and the BWR plant has been modified to the fast reactor plant 21, but the nuclear reactor facilities other than the BWR plant have been modified to the fast reactor plant 21. Of course, it may be.

本発明の高速炉1の炉心27の寿命を確認するための実験を行った。図3に示す炉心27を設計し、その燃焼特性を計算した。炉心27の中心から半径1.2mの範囲(符号27aで示す領域)内に設置する燃料要素3の金属燃料2は濃縮ウランとして10%のものを使用したU−10%Zr合金(Zrが10%、Uが90%)、その周囲(符号27bで示す領域)のブランケット燃料は0.2%の劣化ウランを使用したU−10%Zr合金である。なお、ブランケット燃料の半径は1.6m、炉心の高さは2m程度である。   An experiment was conducted to confirm the life of the core 27 of the fast reactor 1 of the present invention. The core 27 shown in FIG. 3 was designed and its combustion characteristics were calculated. The metallic fuel 2 of the fuel element 3 to be installed within a radius of 1.2 m (region indicated by reference numeral 27a) from the center of the core 27 is a U-10% Zr alloy (Zr is 10%) using 10% enriched uranium. %, U is 90%) and the surrounding blanket (region indicated by reference numeral 27b) is a U-10% Zr alloy using 0.2% depleted uranium. The blanket fuel has a radius of 1.6 m and the core height is about 2 m.

実験の結果を図6に示す。燃焼度が200GW・d/T(ギガワット日/トン)を超えても1.00以上の反応度kを確保することができた。なお、一般的な軽水炉では、1.00以上の反応度kを確保できるのは50GW・d/T程度である。この結果からも明らかなように、本発明の高速炉1の炉心27は長寿命であることが確認できた。   The result of the experiment is shown in FIG. Even when the burnup exceeded 200 GW · d / T (gigawatt day / ton), a reactivity k of 1.00 or more could be secured. In a typical light water reactor, a reactivity k of 1.00 or more can be secured at about 50 GW · d / T. As is apparent from this result, it was confirmed that the core 27 of the fast reactor 1 of the present invention has a long life.

本発明を適用した高速炉の実施形態の一例を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows an example of embodiment of the fast reactor to which this invention is applied. 図1の高速炉の燃料要素の断面図である。It is sectional drawing of the fuel element of the fast reactor of FIG. 図1の高速炉の炉心の概念図である。It is a conceptual diagram of the core of the fast reactor of FIG. 本発明を適用した高速炉施設の建設方法の実施形態の一例を示し、(A)は改造する前の既存BWRプラントの概略構成図、(B)は改造後の高速炉プラントの概略構成図である。An example of embodiment of the construction method of the fast reactor facility to which this invention is applied is shown, (A) is a schematic block diagram of the existing BWR plant before remodeling, (B) is a schematic block diagram of the fast reactor plant after remodeling. is there. 金属燃料の間に金属チューブを設けた様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the metal tube was provided between the metal fuels. 本発明の高速炉の炉心の燃焼特性を示すグラフである。It is a graph which shows the combustion characteristic of the core of the fast reactor of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

1 高速炉
2 金属燃料
3 燃料要素
4 液体金属冷却材
5 原子炉容器
6 プール
9 燃料要素容器
10 冷却管
12 冷却材駆動機構
23 原子炉格納容器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Fast reactor 2 Metal fuel 3 Fuel element 4 Liquid metal coolant 5 Reactor vessel 6 Pool 9 Fuel element vessel 10 Cooling pipe 12 Coolant drive mechanism 23 Reactor containment vessel

Claims (5)

金属燃料を有する複数の燃料要素と、前記燃料要素を冷却する液体金属冷却材(ただし、液体ナトリウムを除く)とを収容する原子炉容器を、運転停止時に炉心の崩壊熱を除去し前記炉心の健全性を維持することができる量の水を蓄えたプール内に設置すると共に、運転時に前記プール内の水とは別系統で前記液体金属冷却材の熱を除去する二次冷却系を備えることを特徴とする高速炉。 A reactor vessel containing a plurality of fuel elements having a metal fuel and a liquid metal coolant (excluding liquid sodium) for cooling the fuel elements is removed from the reactor core by removing the decay heat of the core when the reactor is shut down. Installed in a pool that stores a quantity of water that can maintain soundness, and has a secondary cooling system that removes the heat of the liquid metal coolant separately from the water in the pool during operation. Fast reactor characterized by 前記燃料要素は、内部が密閉された燃料要素容器と、前記燃料要素容器内を上下方向に貫通する冷却管とを備えると共に、少なくとも運転時には前記金属燃料は前記燃料要素容器の内側面及び前記冷却管の外周面に接触しており、前記液体金属冷却材によって前記燃料要素容器の外側面と前記冷却管の内周面を冷却することを特徴とする請求項1記載の高速炉。   The fuel element includes a fuel element container sealed inside and a cooling pipe penetrating the fuel element container in the vertical direction, and at least during operation, the metal fuel contains the inner surface of the fuel element container and the cooling element. The fast reactor according to claim 1, wherein the fast reactor is in contact with an outer peripheral surface of the tube, and the liquid metal coolant cools the outer surface of the fuel element container and the inner peripheral surface of the cooling tube. 前記液体金属冷却材を前記冷却管内に強制的に循環させる冷却材駆動機構を前記燃料要素毎に設けたことを特徴とする請求項2記載の高速炉。   The fast reactor according to claim 2, wherein a coolant driving mechanism for forcibly circulating the liquid metal coolant in the cooling pipe is provided for each fuel element. 前記プール内は加圧されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1つに記載の高速炉。   The fast reactor according to any one of claims 1 to 3, wherein the inside of the pool is pressurized. 既存の原子炉施設の原子炉格納容器内から当該原子炉施設の設備を撤去した後、前記原子炉格納容器内に請求項1から4のいずれか1つに記載の原子炉容器を設置すると共に運転停止時に炉心の崩壊熱を除去し前記炉心の健全性を維持することができる量の水を貯め、前記原子炉格納容器を請求項1から4のいずれか1つに記載のプールに転用すると共に、請求項1から4のいずれか1つに記載の二次冷却系を設置して請求項1から4のいずれか1つに記載の高速炉を備えた施設を建設することを特徴とする高速炉施設の建設方法。 The reactor vessel according to any one of claims 1 to 4 is installed in the reactor containment vessel after the equipment of the reactor facility is removed from the reactor containment vessel of the existing reactor facility. The amount of water that can remove the decay heat of the core and maintain the integrity of the core when the operation is stopped is stored, and the reactor containment vessel is diverted to the pool according to any one of claims 1 to 4. And installing the secondary cooling system according to any one of claims 1 to 4 to construct a facility equipped with the fast reactor according to any one of claims 1 to 4. How to construct a fast reactor facility.
JP2005130397A 2005-04-27 2005-04-27 Method for constructing fast reactor and fast reactor facility Expired - Fee Related JP4746911B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005130397A JP4746911B2 (en) 2005-04-27 2005-04-27 Method for constructing fast reactor and fast reactor facility

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2005130397A JP4746911B2 (en) 2005-04-27 2005-04-27 Method for constructing fast reactor and fast reactor facility

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006308395A JP2006308395A (en) 2006-11-09
JP4746911B2 true JP4746911B2 (en) 2011-08-10

Family

ID=37475458

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2005130397A Expired - Fee Related JP4746911B2 (en) 2005-04-27 2005-04-27 Method for constructing fast reactor and fast reactor facility

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4746911B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5595672B2 (en) * 2009-04-13 2014-09-24 一般財団法人電力中央研究所 Reactor
JP2014232099A (en) * 2013-05-01 2014-12-11 竹田 眞司 High safety nuclear power generation, high safety fast breeder reactor, radioactive waste treatment, and radioactive contaminated substance removal method
RU2545098C1 (en) * 2014-01-31 2015-03-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Reactor plant with fast neutron reactor and lead coolant
RU2549829C1 (en) * 2014-01-31 2015-04-27 Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по атомной энергии "Росатом" Fast neutron reactor core with lead coolant, fuel rods and fuel assembly for its manufacturing

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03128481A (en) * 1989-03-17 1991-05-31 Central Res Inst Of Electric Power Ind Double tank type nuclear reactor
JP2004233210A (en) * 2003-01-30 2004-08-19 Kawasaki Heavy Ind Ltd Flow rate response type reactor shutdown and drive element and nuclear reactor structure
JP2005049135A (en) * 2003-07-30 2005-02-24 Toshiba Corp Liquid metal-cooled nuclear power plant

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03128481A (en) * 1989-03-17 1991-05-31 Central Res Inst Of Electric Power Ind Double tank type nuclear reactor
JP2004233210A (en) * 2003-01-30 2004-08-19 Kawasaki Heavy Ind Ltd Flow rate response type reactor shutdown and drive element and nuclear reactor structure
JP2005049135A (en) * 2003-07-30 2005-02-24 Toshiba Corp Liquid metal-cooled nuclear power plant

Also Published As

Publication number Publication date
JP2006308395A (en) 2006-11-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11476008B2 (en) Method of operating a nuclear power plant
JP6655054B2 (en) How to get a nuclear power plant up and running
Yoo et al. Overall system description and safety characteristics of prototype Gen IV sodium cooled fast reactor in Korea
Cinotti et al. Lead-cooled system design and challenges in the frame of Generation IV International Forum
KR100597722B1 (en) Stable and passive decay heat removal system for liquid metal reator
KR101665059B1 (en) The in-vessel and ex-vessel melt cooling system and method having the core catcher
WO2010131379A1 (en) Melt-cooling promoting apparatus, and reactor container
WO2007136261A1 (en) A nuclear reactor
JP4746911B2 (en) Method for constructing fast reactor and fast reactor facility
US10147506B2 (en) Conformal core cooling and containment structure
JPH0727050B2 (en) Liquid metal cooled nuclear reactor with passive cooling system
Sackett Operating and test experience with EBR-II, the IFR prototype
JP2006343321A (en) Fuel element for fast reactor, fast reactor and erection method of fast reactor facility
RU143978U1 (en) THERMONUCLEAR REACTOR FORM
JP6590492B2 (en) Reactor containment vessel and method for constructing reactor containment vessel
CN116982120B (en) Nuclear reactor with heavy liquid metal coolant
RU2253912C1 (en) Homogeneous fast reactor-reservoir
JP4341876B2 (en) Solid cooled reactor
JP4625239B2 (en) High temperature fuel assembly for increasing the temperature of the cooling water outlet in boiling water reactors
JP2023533837A (en) nuclear power plant
JP2022032025A (en) Integrated type fast neutron reactor including exclusive safety device for reducing core meltdown accident
Pfeffer et al. Integrated Fast Reactor: PRISM
EA042239B1 (en) NUCLEAR REACTOR WITH HEAVY LIQUID METAL COOLANT
Gauthe et al. Advanced propositions of the project ESFR-SMART for increasing the safety level of future SFR
Guidez Basic New Safety Options Studied in the ESFR Smart Project/Organization of the Pit in this Project Allowing the Safety Vessel Suppression

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080201

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110210

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110408

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110510

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110516

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140520

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees