JP4786616B2

JP4786616B2 - 原子炉

Info

Publication number: JP4786616B2
Application number: JP2007226393A
Authority: JP
Inventors: 信喜宇多; 茂行渡邊
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2007-08-31
Filing date: 2007-08-31
Publication date: 2011-10-05
Anticipated expiration: 2027-08-31
Also published as: WO2009028562A1; CN101779254A; JP2009058392A; KR101129735B1; US20100284507A1; EP2194534A1; US8908822B2; EP2194534A4; EP2194534B1; KR20100030673A; CN101779254B

Description

本発明は、内部に炉心を有する原子炉に関し、特に、炉心の冷却構造に関するものである。

加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）では、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、一次系全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電するものである。

このような加圧水型原子炉では、外部から冷却材を原子炉内に導入し、内部を循環することで炉心を冷却している。即ち、冷却材は、原子炉容器に形成された複数の冷却材入口ノズルから流入し、この原子炉容器と炉心槽との間に形成されたダウンカマー部を下向きに流れ落ちて下部プレナムに至る。そして、この冷却材は、下部プレナムの球面状の内面により上向きに案内されて上昇し、下部炉心板などを通過した後、炉心に流入する。この炉心に流入した冷却材は、炉心を構成する燃料集合体から発生する熱エネルギを吸収することで、この燃料集合体を冷却する一方、高温となり、上部プレナムまで上昇し、原子炉容器に形成された冷却材出口ノズルを通って排出される。

このような加圧水型原子炉では、下部プレナムに炉心槽を支持するラジアルキーや燃料集合体に検査機器を挿入する炉内計装案内管などの構造物が設けられているため、ダウンカマー部を通して下部プレナムに供給された冷却材が、この構造物に衝突して分散し、炉心に対して径方向及び周方向に対して流量分布ができてしまう。

そのため、この下部プレナムに冷却材の流れを整流する連接板を設けることが、例えば、下記特許文献１に提案されている。この特許文献１に記載された原子炉の炉内構造は、下部プレナムに、外周形状が冷却材の主流の流れ方向に非対称形状をなす連接板を設けることで、剥離渦の発生と助長を抑制し、炉心に冷却材が均一に流れ込むと共に、冷却材の流れの圧力損失を低減し、冷却材の流れを安定させるものである。

特開２００５−００９９９９号公報

ところが、複数の冷却材入口ノズルから流入した冷却材は、ダウンカマー部で合流しながら下降し、下部プレナムにて、その内面形状により上向きの上昇流に変換されるとき、連接板により大きな渦の発生が抑制されるものの、この連接板を通過した渦や連接板を基点とした渦が発生しやすくなり、炉心に対して径方向及び周方向に均一な冷却材の流れを形成することが困難となる。

本発明は上述した課題を解決するものであり、圧力容器内に導入された冷却材を下部プレナムから炉心に対して径方向及び周方向に均一に供給することで熱交換効率の向上を図る原子炉を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するための請求項１の発明の原子炉は、上部に冷却材入口ノズル及び冷却材出口ノズルを有する圧力容器と、該圧力容器内に配置される炉心槽と、該炉心槽内に配置される炉心と、前記圧力容器と前記炉心槽の底部により区画される下部プレナムと、前記圧力容器と前記炉心槽の側壁により区画されて前記冷却材入口ノズルに連通すると共に前記下部プレナムに連通するダウンカマー部とを備える原子炉において、前記下部プレナムにリング形状をなす整流リングと該整流リングの内側に放射状をなす複数の整流スポークからなる整流部材が設けられ、前記整流リングは、上部リング及び下部リングを有し、下部炉心板から垂下された複数の支柱により支持されることを特徴とするものである。

請求項２の発明の原子炉では、前記整流リングは、外側リング及び内側リングを有し、下部炉心板から垂下された複数の支柱により支持されると共に、前記外側リングと前記内側リングとの間に前記複数の整流スポークが設けられることを特徴としている。

請求項３の発明の原子炉では、前記外側リングと前記内側リングとの間に中間リングが配置され、該中間リングは前記複数の整流スポークと交差することを特徴としている。

請求項４の発明の原子炉では、前記上部リングの外径が前記下部リングの外径より大きく設定されることを特徴としている。

請求項５の発明の原子炉では、前記上部リングに設けられた複数の整流スポークと前記下部リングに設けられた複数の整流スポークが周方向にずれて配置されることを特徴としている。

請求項６の発明の原子炉では、前記整流リングの外周部から前記原子炉容器の内面側に向けて整流補助部材が設けられることを特徴としている。

請求項７の発明の原子炉では、前記整流補助部材は、リング形状をなし、前記整流リングの外周部に複数の連結部材を介して支持されることを特徴としている。

請求項８の発明の原子炉では、前記整流リングの上面が前記整流補助部材の上面より高い位置に設けられることを特徴としている。

請求項９の発明の原子炉では、前記整流リングの外周部上面に壁部材が設けられることを特徴としている。

請求項１０の発明の原子炉では、前記整流リングまたは前記整流スポークに、前記整流リングまたは前記整流スポークの幅よりも外径の大きい渦消部材が上下方向に沿って設けられることを特徴としている。

請求項１１の発明の原子炉では、前記整流リングまたは前記整流スポークは、下部炉心板から垂下された複数の支柱により支持され、該支柱の外周部にリング形状をなす渦消部材が設けられることを特徴としている。

請求項１２の発明の原子炉では、前記整流スポークの側部に該整流スポークの長手方向に沿って渦消部材が設けられることを特徴としている。

請求項１３の発明の原子炉では、前記圧力容器内における前記炉心槽の上部に上部炉心板が設けられ、前記圧力容器の上部から前記上部炉心板を貫通して計装案内管が設けられることを特徴としている。

請求項１の発明の原子炉によれば、冷却材入口ノズル及び冷却材出口ノズルを有する圧力容器内に炉心槽を配置し、この炉心槽内に炉心を配置する一方、圧力容器と炉心槽の底部により下部プレナムを区画すると共に、圧力容器と炉心槽の側壁によりダウンカマー部を区画し、下部プレナムにリング形状をなす整流リングとこの整流リングの内側に放射状をなす複数の整流スポークからなる整流部材を設けるので、圧力容器内に導入された冷却材が、ダウンカマー部を下降して下部プレナムに至り、この下部プレナムで反転して上昇するとき、整流リング及び整流スポークにより冷却材の流れを分散し、大きな渦の発生を抑制することで、その炉心に供給される冷却材の流量が炉心に対して径方向及び周方向に均一に整流されることとなり、熱交換効率の向上を図ることができる。

また、請求項１の発明の原子炉によれば、整流リングとして上部リング及び下部リングを設け、下部炉心板から垂下された複数の支柱により支持するので、ダウンカマー部を下降して下部プレナムで反転して上昇する冷却材は、上部リング及び下部リングと複数の整流スポークに加えて、複数の支柱により分散されて大きな渦の発生が抑制されることとなり、炉心に供給される冷却材の流量を炉心の径方向及び周方向に対して均一に整流することができる。

請求項２の発明の原子炉によれば、整流リングとして外側リング及び内側リングを設け、下部炉心板から垂下された複数の支柱により支持すると共に、外側リングと内側リングとの間に複数の整流スポークを設けるので、ダウンカマー部を下降して下部プレナムで反転して上昇する冷却材は、外側リングと内側リングと複数の整流スポークに加えて、複数の支柱により分散されて大きな渦の発生が抑制されることとなり、炉心に供給される冷却材の流量を炉心の径方向及び周方向に対して均一に整流することができる。

請求項３の発明の原子炉によれば、外側リングと内側リングとの間に中間リングを配置し、この中間リングを複数の整流スポークと交差するので、ダウンカマー部を下降して下部プレナムで反転して上昇する冷却材は、外側リングと内側リングと複数の整流スポークに加えて、中間リングにより分散されて大きな渦の発生が抑制されることとなり、炉心に供給される冷却材の流量を炉心の径方向及び周方向に対して均一に整流することができる。

請求項４の発明の原子炉によれば、上部リングの外径を下部リングの外径より大きく設定するので、炉心に流れる冷却材の流路面積が小さくなることで、ダウンカマー部を下降して下部プレナムで反転して上昇する冷却材が確実に分散されて大きな渦の発生が抑制されることとなり、炉心に供給される冷却材の流量を炉心の径方向及び周方向に対して均一に整流することができる。

請求項５の発明の原子炉によれば、上部リングに設けられた複数の整流スポークと下部リングに設けられた複数の整流スポークを周方向にずれて配置するので、ダウンカマー部を下降して下部プレナムで反転して上昇する冷却材が確実に分散されて大きな渦の発生が抑制されることとなり、炉心に供給される冷却材の流量を炉心の径方向及び周方向に対して均一に整流することができる。

請求項６の発明の原子炉によれば、整流リングの外周部から原子炉容器の内面側に向けて整流補助部材を設けるので、ダウンカマー部を下降して下部プレナムに流れ込む冷却材は、整流補助部材により分散されることで、下部プレナムでの大きな渦の発生を抑制することができる。

請求項７の発明の原子炉によれば、整流補助部材をリング形状とし、整流リングの外周部に複数の連結部材を介して支持するので、整流リングの外周部から原子炉容器の内面との間に適正に整流補助部材を配置することで、簡単な構成で、ダウンカマー部を下降して下部プレナムに流れ込む冷却材を整流補助部材により分散し、下部プレナムでの大きな渦の発生を抑制することができる。

請求項８の発明の原子炉によれば、整流リングの上面を整流補助部材の上面より高い位置に設けるので、ダウンカマー部を下降して下部プレナムに流れ込む冷却材は、整流補助部材により分散し、整流補助部材の外周面により案内されて周方向の流れとして整流されることとなり、下部プレナムでの大きな渦の発生を抑制することができる。

請求項９の発明の原子炉によれば、整流リングの外周部上面に壁部材を設けるので、ダウンカマー部を下降して下部プレナムに流れ込む冷却材は、整流補助部材により分散し、壁部材により案内されて周方向の流れとして整流されることとなり、下部プレナムでの大きな渦の発生を抑制することができる。

請求項１０の発明の原子炉によれば、整流リングまたは整流スポークにこの整流リングまたは整流スポークの幅よりも外径の大きい渦消部材を上下方向に沿って設けるので、整流リング及び整流スポークにより整流できなかった渦がこの渦消部材により整流されることとなり、炉心に供給される冷却材の流量を炉心の径方向及び周方向に対して均一に整流することができる。

請求項１１の発明の原子炉によれば、整流リングまたは整流スポークを下部炉心板から垂下された複数の支柱により支持し、この支柱の外周部にリング形状をなす渦消部材を設けるので、整流リング及び整流スポークにより整流できなかった渦がこの渦消部材により整流されることとなり、炉心に供給される冷却材の流量を炉心の径方向及び周方向に対して均一に整流することができる。

請求項１２の発明の原子炉によれば、整流スポークの側部にこの整流スポークの長手方向に沿って渦消部材を設けるので、整流リング及び整流スポークにより整流できなかった渦がこの渦消部材により整流されることとなり、炉心に供給される冷却材の流量を炉心の径方向及び周方向に対して均一に整流することができる。

請求項１３の発明の原子炉によれば、圧力容器内における炉心槽の上部に上部炉心板を設け、圧力容器の上部から上部炉心板を貫通して計装案内管を設けるので、下部プレナムに計装案内管を支持する支柱などが不要となり、整流リングや整流スポークの形状を適正化することで、大きな渦の発生を適正に抑制し、炉心に供給される冷却材の流量を炉心に対して径方向及び周方向に均一に整流することができる。

以下に添付図面を参照して、本発明に係る原子炉の好適な実施例を詳細に説明する。なお、この実施例により本発明が限定されるものではない。

図１は、本発明の実施例１に係る加圧水型原子炉の内部構造を表す概略構成図、図２は、図１のII−II断面図、図３は、図１のIII−III断面図、図４は、図１のIV−IV断面図、図５は、実施例１の加圧水型原子炉を有する原子力発電プラントの概略構成図である。

実施例１の原子炉は、軽水を原子炉冷却材及び中性子減速材として使用し、炉心全体にわたって沸騰しない高温高圧水とし、この高温高圧水を蒸気発生器に送って熱交換により蒸気を発生させ、この蒸気をタービン発電機へ送って発電する加圧水型原子炉（ＰＷＲ：Pressurized Water Reactor）である。

本実施例の加圧水型原子炉を有する原子力発電プラントにおいて、図５に示すように、原子炉格納容器１１内には、加圧水型原子炉１２及び蒸気発生器１３が格納されており、この加圧水型原子炉１２と蒸気発生器１３とは冷却水配管１４，１５を介して連結されており、冷却水配管１４に加圧器１６が設けられ、冷却水配管１５に冷却水ポンプ１５ａが設けられている。この場合、減速材及び一次冷却水として軽水を用い、炉心部における一次冷却水の沸騰を抑制するために、一次冷却系統は加圧器１６により１５０〜１６０気圧程度の高圧状態を維持するように制御している。従って、加圧水型原子炉１２にて、燃料として低濃縮ウランまたはＭＯＸにより一次冷却水として軽水が加熱され、高温の一次冷却水が加圧器１６により所定の高圧に維持した状態で冷却水配管１４を通して蒸気発生器１３に送られる。この蒸気発生器１３では、高圧高温の一次冷却水と二次冷却水との間で熱交換が行われ、冷やされた一次冷却水は冷却水配管１５を通して加圧水型原子炉１２に戻される。

蒸気発生器１３は、蒸気タービン１７と冷却水配管１８を介して連結されており、この蒸気タービン１７は高圧タービン１９及び低圧タービン２０を有すると共に、発電機２１が接続されている。また、高圧タービン１９と低圧タービン２０との間には、湿分分離加熱器２２が設けられており、冷却水配管１８から分岐した冷却水分岐配管２３が湿分分離加熱器２２に連結される一方、高圧タービン１９と湿分分離加熱器２２は低温再熱管２４により連結され、湿分分離加熱器２２と低圧タービン２０は高温再熱管２５により連結されている。更に、蒸気タービン１７の低圧タービン２０は、復水器２６を有しており、この復水器２６には冷却水（例えば、海水）を給排する取水管２７及び排水管２８が連結されている。そして、この復水器２６は、冷却水配管２９を介して脱気器３０に連結されており、この冷却水配管２９に復水ポンプ３１及び低圧給水加熱器３２が設けられている。また、脱気器３０は、冷却水配管３３を介して蒸気発生器１３に連結されており、この冷却水配管３３には給水ポンプ３４及び高圧給水加熱器３５が設けられている。

従って、蒸気発生器１３にて、高圧高温の一次冷却水と熱交換を行って生成された蒸気は、冷却水配管１８を通して蒸気タービン１７（高圧タービン１９から低圧タービン２０）に送られ、この蒸気により蒸気タービン１７を駆動して発電機２１により発電を行う。このとき、蒸気発生器１３からの蒸気は、高圧タービン１９を駆動した後、湿分分離加熱器２２で蒸気に含まれる湿分が除去されると共に加熱されてから低圧タービン２０を駆動する。そして、蒸気タービン１７を駆動した蒸気は、復水器２６で冷却されて復水となり、低圧給水加熱器３２で、例えば、低圧タービン２０から抽気した低圧蒸気により加熱され、脱気器３０で溶存酸素や不凝結ガス（アンモニアガス）などの不純物が除去された後、高圧給水加熱器３５で、例えば、高圧タービン１９から抽気した高圧蒸気により加熱された後、蒸気発生器１３に戻される。

また、加圧水型原子炉１２において、図１乃至図４に示すように、原子炉容器（圧力容器）４１は、その内部に炉内構造物が挿入できるように、原子炉容器本体４２とその上部に装着される原子炉容器蓋４３により構成されており、この原子炉容器本体４２に対して原子炉容器蓋４３が開閉可能となっている。原子炉容器本体４２は、上部が開口して下部が球面状に閉塞された円筒形状をなし、上部に一次冷却水としての軽水（冷却材）を給排する入口ノズル４４及び出口ノズル４５が形成されている。

この入口ノズル４４は、図２に詳細に示すように、４個形成されており、９０°−２７０°中心線に対して所定の角度Ａをもって配置され、且つ、０°−１８０°中心線に対して対称な位置に配置されている。一方、出口ノズル４５は、４個形成されており、０°−１８０°中心線に対して所定の角度Ｂをもって配置され、且つ、９０°−２７０°中心線に対して対称な位置に配置されている。

原子炉容器本体４２内にて、入口ノズル４４及び出口ノズル４５より下方には、円筒形状をなす炉心槽４６が原子炉容器本体４２の内面と所定の隙間をもって配置されており、この炉心槽４６の上部には、円板形状をなして図示しない多数の連通孔が形成された上部炉心板４７が連結され、下部には、同じく円板形状をなして図示しない多数の連通孔が形成された下部炉心板４８が連結されている。そして、原子炉容器本体４２内には、炉心槽４６の上方に位置して円板形状をなす上部炉心支持板４９が固定されており、この上部炉心支持板４９から複数の炉心支持ロッド５０を介して上部炉心板４７、つまり、炉心槽４６が吊下げ支持されている。また、炉心槽４６の下部には、円板形状をなす下部炉心支持板５１が固定されており、この下部炉心支持板５１、つまり、炉心槽４６は、原子炉容器本体４２の内面に対して複数のラジアルキー５２により位置決め保持されている。なお、この下部炉心支持板５１にも、図示しない多数の連通孔が形成されている。

このラジアルキー５２は、図３に詳細に示すように、６個形成されており、０°中心線を基準として６０°ごとに配置されている。

炉心槽４６と上部炉心板４７と下部炉心板４８により炉心５３が形成されており、この炉心５３には、多数の燃料集合体５４が配置されている。この燃料集合体５４は、図示しないが、多数の燃料棒が支持格子により格子状に束ねられて構成され、上端部に上部ノズルが固定される一方、下端部に下部ノズルが固定されている。そして、この燃料集合体５４は、多数の燃料棒に加えて、制御棒が挿入される制御棒案内管と、炉内計装用検出器が挿入される炉内計装案内管を有している。

そして、上部炉心支持板４９を貫通して多数の制御棒クラスタ案内管５５が支持されており、原子炉容器蓋４３に設けられた図示しない制御棒駆動装置から延出されて制御棒クラスタ駆動軸が、この制御棒クラスタ案内管５５内を通って燃料集合体５４まで延出され、下端部に制御棒が取付けられている。また、上部炉心支持板４９を貫通して多数の炉内計装案内管５６が支持されており、下端部が燃料集合体５４まで延出されている。

従って、制御棒駆動装置により制御棒クラスタ駆動軸を移動して燃料集合体５４に制御棒を挿入することで、炉心５３内での核分裂を制御し、発生した熱エネルギにより原子炉容器４１内に充填された軽水が加熱され、高温の軽水が出口ノズル４５から排出され、上述したように、蒸気発生器１３に送られる。即ち、燃料集合体５４を構成する燃料としてのウランまたはプルトニウムが核分裂することで中性子を放出し、減速材及び一次冷却水としての軽水が、放出された高速中性子の運動エネルギを低下させて熱中性子とし、新たな核分裂を起こしやすくすると共に、発生した熱を奪って冷却する。また、制御棒を燃料集合体５４に挿入することで、炉心５３内で生成される中性子数を調整し、また、原子炉を緊急に停止するときには炉心５３に急速に挿入される。

また、原子炉容器４１内には、炉心に５３に対して、その上方に出口ノズル４５に連通する上部プレナム５７が形成されると共に、下方に下部プレナム５８が形成されている。そして、原子炉容器４１と炉心槽４６との間に入口ノズル４４及び下部プレナム５８に連通するダウンカマー部５９が形成されている。即ち、上部プレナム５７は、炉心槽４６と上部炉心支持板４９と上部炉心板４７に区画されることで形成され、出口ノズル４５に連通すると共に、上部炉心板４７に形成された多数の連通孔を介して炉心５３に連通している。下部プレナム５８は、炉心槽４６の底部となる下部炉心支持板５１と原子炉容器本体４２に区画されることで形成され、下部炉心支持板５１及び下部炉心板４８に形成された多数の連通孔を介して炉心５３に連通している。ダウンカマー部５９は、原子炉容器本体４２と炉心槽４６の側壁に区画されることで形成され、上部が入口ノズル４４に連通する一方、下部が下部プレナム５７に連通している。

従って、軽水は、４つの入口ノズル４４から原子炉容器本体４２内に流入し、ダウンカマー部５９を下向きに流れ落ちて下部プレナム５８に至り、この下部プレナム５８の球面状の内面により上向きに案内されて上昇し、下部炉心支持板５１及び下部炉心板４８を通過した後、炉心５３に流入する。この炉心５３に流入した軽水は、炉心５３を構成する燃料集合体５４から発生する熱エネルギを吸収することで、この燃料集合体５４を冷却する一方、高温となって上部炉心板４７を通過して上部プレナム５７まで上昇し、出口ノズル４５を通って排出される。

そして、本実施例では、図１及び図４に詳細に示すように、下部プレナム５８に、ダウンカマー部５９から下部プレナム５８に供給されてから炉心５３に向かって上昇する軽水を、この炉心５３の周方向及び径方向に対して均一に分散して整流する整流部材６１が設けられている。

この整流部材６１は、リング形状をなす上部外側リング６２と上部内側リング６３が両者の間に放射状に架設された複数（本実施例では、６個）の上部スポーク（整流スポーク）６４により連結されてなる上部リング（整流リング）６５と、リング形状をなす下部外側リング６６と下部内側リング６７が両者の間に放射状に架設された複数（本実施例では、６個）の下部スポーク（整流スポーク）６８により連結されてなる下部リング（整流リング）６９とを有している。そして、下部炉心支持板５１から垂下された複数（本実施例では、６個）の支柱７０の下部が上部外側リング６２及び下部外側リング６６に連結されることで、上部リング６５と下部リング６９が下部プレナム５８内の所定の位置に配置されることとなる。

この場合、各スポーク６４，６８は、各リング６５，６９の周方向に均等間隔で配置されており、近接する２つの入口ノズル４４の間にそれぞれ１個、離れた２つの入口ノズル４４の間にそれぞれ２個配置している。また、各支柱７０は、各外側リング６２，６６の周方向において、各スポーク６４，６８と同位置に配置されている。

従って、ダウンカマー部５９を下向きに流れ落ちて下部プレナム５８に至った軽水は、この下部プレナム５８の球面状の内面により上向きに案内されて上昇し、整流部材６１に整流されてから炉心５３に流入する。このとき、入口ノズル４４から原子炉容器本体４２内に流入した軽水は、炉心槽４６に衝突して周方向に分散すると共に、隣接する入口ノズル４４から流入した軽水と合流し、ダウンカマー部５９を流れ落ちて下部プレナム５８に至る。即ち、ダウンカマー部５９を通って下部プレナム５８に流れ落ちる軽水の多くは、０°−９０°−１８０°−２７０度の中心線に沿って流れ落ちることとなる。そのため、この軽水の流れが、下部プレナム５８の球面状の内面により上昇するとき、整流部材６１、つまり、各リング６２，６３，６６，６７と各スポーク６４，６８と各支柱７０に衝突して分散され、大きな渦の発生が抑制されることで、下部プレナム５８から炉心５３に供給される軽水の流量が、炉心５３に対してその径方向及び周方向に均一に整流される。

特に、ダウンカマー部５９における９０°−２７０度の中心線に沿って流れ落ちる軽水の流れは、整流部材６１の各スポーク６４，６８及び支柱７０に衝突して周方向に分散され、また、ダウンカマー部５９における０°−１８０度の中心線に沿って流れ落ちる軽水の流れは、周方向に幅広くなり、整流部材６１の各スポーク６４，６８及び各支柱７０に衝突しやすく周方向に分散されるため、大きな渦の発生が適正に抑制される。

このように実施例１の原子炉によれば、入口ノズル４４及び出口ノズル４５を有する原子炉容器４１内に炉心槽４６を配置し、この炉心槽４６内に炉心５３を配置する一方、原子炉容器４１と炉心槽４６の底部により下部プレナム５８を区画すると共に、原子炉容器４１と炉心槽４６の側壁によりダウンカマー部５９を区画し、下部プレナム５８にリング形状をなす上部リング６５及び下部リング６９とこの各リング６５，６９の内側に放射状をなす複数のスポーク６４，６８からなる整流部材６１を設けている。

従って、入口ノズル４４から原子炉容器４１内に導入された軽水が、ダウンカマー部５９を下降して下部プレナム５８に至り、この下部プレナム５８で反転して上昇するとき、各リング６２，６３，６６，６７と各スポーク６４，６８と各支柱７０に衝突して流れを分散し、大きな渦の発生を抑制することで、炉心５３に供給される軽水の流量が炉心５３に対してその径方向及び周方向に均一に整流されることとなり、熱交換効率の向上を図ることができる。

また、実施例１の原子炉では、整流部材６１として、上部リング６５及び下部リング６９を設け、且つ、各リング６５，６９として外側リング６２，６６及び内側リング６３，６７を設け、外側リング６２，６６と内側リング６３，６７との間に各スポーク６４，６８を設け、下部炉心支持板５１から垂下された複数の支柱７０により支持している。従って、ダウンカマー部５９を下降して下部プレナム５８で反転して上昇する軽水は、複数のリング６２，６３，６６，６７と複数のスポーク６４，６８と複数の支柱７０により分散されることとなり、大きな渦の発生を確実に抑制することができる。

図６は、本発明の実施例２に係る加圧水型原子炉に設けられた整流部材を表す水平断面図である。なお、本実施例の原子炉における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例２の原子炉において、図１及び図６に示すように、下部プレナム５８に、ダウンカマー部５９から下部プレナム５８に供給されてから炉心５３に向かって上昇する軽水を、この炉心５３の周方向及び径方向に対して均一に分散して整流する整流部材７１が設けられている。

この整流部材７１は、上部外側リング６２と上部内側リング６３が６個の上部スポーク６４により連結されてなる上部リング６５と、下部外側リング６６と下部内側リング６７が６個の下部スポーク６８により連結されてなる下部リング６９とを有している。そして、下部炉心支持板５１から垂下された複数（本実施例では、１２個）の支柱７２の下部が上部外側リング６２及び下部外側リング６６に連結されると共に、下部炉心支持板５１から垂下された複数（本実施例では、６個）の支柱７３の下部が複数の上部スポーク６４及び下部スポーク６８に連結されることで、上部リング６５と下部リング６９が下部プレナム５８内の所定の位置に配置されることとなる。

この場合、各スポーク６４，６８は、各リング６５，６９の周方向に均等間隔で配置されており、近接する２つの入口ノズル４４の間にそれぞれ１個、離れた２つの入口ノズル４４の間にそれぞれ２個配置されている。また、各支柱７２は、各外側リング６２，６６の周方向において、各スポーク６４，６８の両側に配置されている。

従って、ダウンカマー部５９を下向きに流れ落ちて下部プレナム５８に至った軽水は、この下部プレナム５８の球面状の内面により上向きに案内されて上昇し、整流部材７１に整流されてから炉心５３に流入する。このとき、入口ノズル４４から原子炉容器本体４２内に流入した軽水は、炉心槽４６に衝突して周方向に分散すると共に、隣接する入口ノズル４４から流入した軽水と合流し、ダウンカマー部５９を流れ落ちて下部プレナム５８に至る。即ち、ダウンカマー部５９を通って下部プレナム５８に流れ落ちる軽水の多くは、０°−９０°−１８０°−２７０度の中心線に沿って流れ落ちることとなる。そのため、この軽水の流れが、下部プレナム５８の球面状の内面により上昇するとき、整流部材７１、つまり、各リング６２，６３，６６，６７と各スポーク６４，６８と各支柱７２，７３に衝突して分散され、大きな渦の発生が抑制されることで、下部プレナム５８から炉心５３に供給される軽水の流量が、炉心５３に対してその径方向及び周方向に均一に整流される。

特に、ダウンカマー部５９における９０°−２７０度の中心線に沿って流れ落ちる軽水の流れは、整流部材７１の各スポーク６４，６８及び支柱７２，７３に衝突して周方向に分散され、また、ダウンカマー部５９における０°−１８０度の中心線に沿って流れ落ちる軽水の流れは、周方向に幅広くなり、整流部材７１の各スポーク６４，６８及び各支柱７２，７３に衝突しやすく周方向に分散されるため、大きな渦の発生が適正に抑制される。

このように実施例２の原子炉によれば、原子炉容器４１内の下部プレナム５８に、リング形状をなす上部リング６５及び下部リング６９とこの各リング６５，６９の内側に放射状をなす複数のスポーク６４，６８とからなる整流部材７１を設け、下部炉心支持板５１から垂下された複数の支柱７２，７３の下部を各外側リング６２，６６及び各スポーク６４，６８に連結している。

従って、入口ノズル４４から原子炉容器４１内に導入された軽水が、ダウンカマー部５９を下降して下部プレナム５８に至り、この下部プレナム５８で反転して上昇するとき、各リング６２，６３，６６，６７と各スポーク６４，６８と各支柱７２，７３に衝突して流れを分散し、大きな渦の発生を抑制することで、炉心５３に供給される軽水の流量が炉心５３に対してその径方向及び周方向に均一に整流されることとなり、熱交換効率の向上を図ることができる。

図７は、本発明の実施例３に係る加圧水型原子炉に設けられた整流部材を表す水平断面図である。なお、本実施例の原子炉における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例３の原子炉において、図１及び図７に示すように、下部プレナム５８に、ダウンカマー部５９から下部プレナム５８に供給されてから炉心５３に向かって上昇する軽水を、この炉心５３の周方向及び径方向に対して均一に分散して整流する整流部材８１が設けられている。

この整流部材８１は、上部外側リング６２と上部内側リング６３が６個の上部スポーク６４により連結されてなる上部リング６５と、下部外側リング６６と下部内側リング６７が６個の下部スポーク６８により連結されてなる下部リング６９とを有している。また、上部外側リング６２と上部内側リング６３との間には、上部中間リング８２が設けられると共に、下部外側リング６６と下部内側リング６７との間には、下部中間リング８３が設けられている。この各中間リング８２，８３は、六角形をなし、各スポーク６４，６８に交差して連結されている。そして、下部炉心支持板５１から垂下された１２個の支柱７２の下部が上部外側リング６２及び下部外側リング６６に連結され、下部炉心支持板５１から垂下された６個の支柱７３の下部が複数の上部スポーク６４及び下部スポーク６８に連結され、下部炉心支持板５１から垂下された６個の支柱８４の下部が上部中間リング８２及び下部中間リング８３に連結されることで、上部リング６５と下部リング６９が下部プレナム５８内の所定の位置に配置されることとなる。

この場合、各スポーク６４，６８は、各リング６５，６９の周方向に均等間隔で配置されており、近接する２つの入口ノズル４４の間にそれぞれ１個、離れた２つの入口ノズル４４の間にそれぞれ２個配置されている。また、各支柱７２は、各外側リング６２，６６の周方向において、各スポーク６４，６８の両側に配置されている。更に、各支柱８４は、各中間リング８２，８３の周方向において、各支柱７３の間に配置されている。

従って、ダウンカマー部５９を下向きに流れ落ちて下部プレナム５８に至った軽水は、この下部プレナム５８の球面状の内面により上向きに案内されて上昇し、整流部材８１に整流されてから炉心５３に流入する。このとき、入口ノズル４４から原子炉容器本体４２内に流入した軽水は、炉心槽４６に衝突して周方向に分散すると共に、隣接する入口ノズル４４から流入した軽水と合流し、ダウンカマー部５９を流れ落ちて下部プレナム５８に至る。即ち、ダウンカマー部５９を通って下部プレナム５８に流れ落ちる軽水の多くは、０°−９０°−１８０°−２７０度の中心線に沿って流れ落ちることとなる。そのため、この軽水の流れが、下部プレナム５８の球面状の内面により上昇するとき、整流部材８１、つまり、各リング６２，６３，６６，６７，８２，８３と各スポーク６４，６８と各支柱７２，７３，８４に衝突して分散され、大きな渦の発生が抑制されることで、下部プレナム５８から炉心５３に供給される軽水の流量が、炉心５３に対してその径方向及び周方向に均一に整流される。

このように実施例３の原子炉によれば、原子炉容器４１内の下部プレナム５８に、リング形状をなす上部リング６５及び下部リング６９及び中間リング８２，８３とこの各リング６５，６９，８２，８３に放射状をなす複数のスポーク６４，６８とからなる整流部材８１を設け、下部炉心支持板５１から垂下された複数の支柱７２，７３，８４の下部を各リング６２，６６，８２，８３及び各スポーク６４，６８に連結している。

従って、入口ノズル４４から原子炉容器４１内に導入された軽水が、ダウンカマー部５９を下降して下部プレナム５８に至り、この下部プレナム５８で反転して上昇するとき、各リング６２，６３，６６，６７，８２，８３と各スポーク６４，６８と各支柱７２，７３，８４に衝突して流れを分散し、大きな渦の発生を抑制することで、炉心５３に供給される軽水の流量が炉心５３に対してその径方向及び周方向に均一に整流されることとなり、熱交換効率の向上を図ることができる。

図８は、本発明の実施例４に係る加圧水型原子炉に設けられた整流部材を表す水平断面図である。なお、本実施例の原子炉における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例４の原子炉において、図１及び図８に示すように、下部プレナム５８に、ダウンカマー部５９から下部プレナム５８に供給されてから炉心５３に向かって上昇する軽水を、この炉心５３の周方向及び径方向に対して均一に分散して整流する整流部材９１が設けられている。

この整流部材９１は、上部外側リング９２と上部内側リング９３が６個の上部スポーク９４により連結されてなる上部リング９５と、下部外側リング９６と下部内側リング９７が６個の下部スポーク９８により連結されてなる下部リング９９とを有している。また、下部外側リング９６と下部内側リング９７との間には、下部中間リング１００が設けられている。この各下部中間リング１００は六角形をなし、下部スポーク９８に交差して連結されている。そして、下部炉心支持板５１から垂下された１２個の支柱１０１の下部が上部外側リング９２に連結され、１２個の支柱１０２の下部が下部外側リング９６に連結され、６個の支柱１０３の下部が上部スポーク９４に連結され、６個の支柱１０４の下部が下部スポーク９８に連結されている。

この場合、上部外側リング９２の外径が下部外側リング９６の外径より大きく設定されることで、上部外側リング９２は下部外側リング９６より径方向外側に配置されている。また、各スポーク９４，９８は、各リング９５，９９の周方向に均等間隔で配置されているが、周方向にずれて配置されている。

従って、ダウンカマー部５９を下向きに流れ落ちて下部プレナム５８に至った軽水は、この下部プレナム５８の球面状の内面により上向きに案内されて上昇し、整流部材９１に整流されてから炉心５３に流入する。このとき、下部プレナム５８の球面状の内面により上昇する軽水は、整流部材８１、つまり、各リング９２，９３，９６，９７，９９，１００と各スポーク９４，９８と各支柱１０１，１０２，１０３，１０４に衝突して分散され、大きな渦の発生が抑制されることで、下部プレナム５８から炉心５３に供給される軽水の流量が、炉心５３に対してその径方向及び周方向に均一に整流される。

このように実施例４の原子炉によれば、原子炉容器４１内の下部プレナム５８に、リング形状をなす上部リング９５及び下部リング９９及び中間リング１００とこの各リング９５，９９，１００に放射状をなす複数のスポーク９４，９８とからなり、上部外側リング９２と下部外側リング９６が径方向にずれると共に、上部スポーク９４と下部スポーク９８が周方向にずれる整流部材９１を設けている。

従って、入口ノズル４４から原子炉容器４１内に導入された軽水が、ダウンカマー部５９を下降して下部プレナム５８に至り、この下部プレナム５８で反転して上昇するとき、各リング９２，９３，９６，９７，９９，１００と各スポーク９４，９８と各支柱１０１，１０２，１０３，１０４に衝突して流れを分散し、大きな渦の発生を抑制することで、炉心５３に供給される軽水の流量が炉心５３に対してその径方向及び周方向に均一に整流されることとなり、熱交換効率の向上を図ることができる。

図９は、本発明の実施例５に係る加圧水型原子炉に設けられた整流部材を表す水平断面図である。なお、本実施例の原子炉における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例５の原子炉において、図１及び図９に示すように、下部プレナム５８に、ダウンカマー部５９から下部プレナム５８に供給されてから炉心５３に向かって上昇する軽水を、この炉心５３の周方向及び径方向に対して均一に分散して整流する整流部材１１１が設けられている。

この整流部材１１１は、上部外側リング６２と上部内側リング６３が６個の上部スポーク６４により連結されてなる上部リング６５と、実施例１と同様の図示しない下部リングとを有している。そして、下部炉心支持板５１から垂下された１２個の支柱７２の下部が上部外側リング６２及び下部外側リングに連結されると共に、６個の支柱７３の下部が複数の上部スポーク６４及び下部スポークに連結されている。

また、上部外側リング６２の外周部から原子炉容器本体４２の内面側に向けて補助リング（整流補助部材）１１２が設けられている。この補助リング１１２は、上部外側リング６２より大径のリング形状をなすと共に断面が円筒状または円形状をなし、上部外側リング６２の外周面に複数（本実施例では、８個）の連結バー（連結部材）１１３を介して支持されている。この場合、補助リング１１２は、上部外側リング６２の外周面との間に所定の隙間が設けられると共に、原子炉容器本体４２の内面との間に所定の隙間が設けられる。

従って、入口ノズル４４から原子炉容器本体４２内に流入した軽水は、ダウンカマー部５９を下向きに流れ落ちて下部プレナム５８に至り、この下部プレナム５８の球面状の内面により上向きに案内されて上昇し、整流部材１１１に整流されてから炉心５３に流入する。このとき、ダウンカマー部５９を流れ落ちる軽水は、補助リング１１２に衝突して分散されて下部プレナム５８に至る。そして、下部プレナム５８の球面状の内面により上昇する軽水は、更に整流部材１１１に衝突して分散される。そのため、大きな渦の発生が抑制されることで、下部プレナム５８から炉心５３に供給される軽水の流量が、炉心５３に対してその径方向及び周方向に均一に整流される。

このように実施例５の原子炉によれば、原子炉容器４１内の下部プレナム５８に、リング形状をなす上部リング６５と下部リングを有すると共に、上部リング６５の外周部から原子炉容器本体４２の内面側に向けて突出する補助リング１１２を固定した整流部材１１１を設けている。

従って、入口ノズル４４から原子炉容器４１内に導入された軽水が、ダウンカマー部５９を通って下部プレナム５８に流れ落ちるとき、この軽水は、補助リング１１２に衝突して分散されてから下部プレナム５８に至り、この下部プレナム５８で反転して上昇するとき、上部リング６５及び下部リングに衝突して更に流れを分散し、大きな渦の発生を抑制することで、炉心５３に供給される軽水の流量が炉心５３に対してその径方向及び周方向に均一に整流されることとなり、熱交換効率の向上を図ることができる。

また、補助リング１１２は、リング形状をなすと共に断面が円筒状または円形状をなしていることから、軽水がダウンカマー部５９から補助リング１１２に衝突して分散されるとき、この補助リング１１２による圧力損失が低減され、水平方向に発生する渦を抑制することができる。

図１０は、本発明の実施例６に係る加圧水型原子炉に設けられた整流部材を表す縦断面図である。なお、本実施例の原子炉における全体構成は、上述した実施例５とほぼ同様であり、図１及び図９を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例６の原子炉において、図１、図９及び図１０に示すように、整流部材１１１を構成する上部リング６５にて、上部外側リング６２の外周面には、複数の連結バー１１３を介して補助リング１１２が固定されている。この場合、上部外側リング６２の上面が補助リング１１２の上面より高い位置に設けられている。即ち、上部外側リング６２の上面と補助リング１１２の上面との間に、段差Ｈ_１が設定されている。

従って、入口ノズル４４から原子炉容器本体４２内に流入した軽水は、ダウンカマー部５９を下向きに流れ落ちて下部プレナム５８に至り、この下部プレナム５８の球面状の内面により上向きに案内されて上昇し、整流部材７１に整流されてから炉心５３に流入する。このとき、ダウンカマー部５９を流れ落ちる軽水は、補助リング１１２に衝突して分散され、上部外側リング６２と補助リング１１２との隙間や補助リング１１２と原子炉容器本体４２との隙間を通って下部プレナム５８に至る。また、補助リング１１２に衝突して分散された軽水の一部は、原子炉容器本体４２の中心側に流れるものの、上部外側リング６２の上面と補助リング１１２の上面との間に段差Ｈ_１が設定されているため、軽水の一部が上部外側リング６２の外周面に衝突し、周方向に流れながら下降して下部プレナム５８に至る。そして、下部プレナム５８に流れた軽水は、球面状の内面により上昇し、更に整流部材１１１に衝突して分散される。そのため、大きな渦の発生が抑制されることで、下部プレナム５８から炉心５３に供給される軽水の流量が、炉心５３に対してその径方向及び周方向に均一に整流される。

このように実施例６の原子炉によれば、原子炉容器４１内の下部プレナム５８に、リング形状をなす上部リング６５と下部リングを有すると共に、上部リング６５の外周部から原子炉容器本体４２の内面側に向けて突出する補助リング１１２を固定した整流部材１１１を設け、上部外側リング６２の上面を補助リング１１２の上面より高い位置に設定している。

従って、入口ノズル４４から原子炉容器４１内に導入された軽水が、ダウンカマー部５９を通って下部プレナム５８に流れ落ちるとき、この軽水は、補助リング１１２に衝突して分散されてから下部プレナム５８に至ると共に、上部外側リング６２の外周面に衝突して周方向に流れながら下降して下部プレナム５８に至り、この下部プレナム５８で反転して上昇するとき、上部リング６５及び下部リングに衝突して更に流れを分散し、大きな渦の発生を抑制することで、炉心５３に供給される軽水の流量が炉心５３に対してその径方向及び周方向に均一に整流されることとなり、熱交換効率の向上を図ることができる。

図１１は、本発明の実施例７に係る加圧水型原子炉に設けられた整流部材を表す縦断面図である。なお、本実施例の原子炉における全体構成は、上述した実施例５とほぼ同様であり、図１及び図９を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例７の原子炉において、図１、図９及び図１１に示すように、整流部材１１１を構成する上部リング６５にて、上部外側リング６２の外周面には、複数の連結バー１１３を介して補助リング１１２が固定されている。そして、この上部外側リング６２の外周部の上面に壁部材１１５が設けられている。この壁部材１１５は、上部外側リング６２の外周縁に沿ったリング形状をなすと共に、断面が矩形状をなし、上部外側リング６２の上面に固定されている。この場合、壁部材１１５の上面が補助リング１１２の上面より高い位置に設けられている。即ち、壁部材１１５の上面と補助リング１１２の上面との間に、段差Ｈ_２が設定されている。

従って、入口ノズル４４から原子炉容器本体４２内に流入した軽水は、ダウンカマー部５９を下向きに流れ落ちて下部プレナム５８に至り、この下部プレナム５８の球面状の内面により上向きに案内されて上昇し、整流部材１１１に整流されてから炉心５３に流入する。このとき、ダウンカマー部５９を流れ落ちる軽水は、補助リング１１２に衝突して分散され、上部外側リング６２と補助リング１１２との隙間や補助リング１１２と原子炉容器本体４２との隙間を通って下部プレナム５８に至る。また、補助リング１１２に衝突して分散された軽水の一部は、原子炉容器本体４２の中心側に流れるものの、壁部材１１５の外周面に衝突し、周方向に流れながら下降して下部プレナム５８に至る。そして、下部プレナム５８に流れた軽水は、球面状の内面により上昇し、更に整流部材１１１に衝突して分散される。そのため、大きな渦の発生が抑制されることで、下部プレナム５８から炉心５３に供給される軽水の流量が、炉心５３に対してその径方向及び周方向に均一に整流される。

このように実施例７の原子炉によれば、原子炉容器４１内の下部プレナム５８に、リング形状をなす上部リング６５と下部リングを有すると共に、上部リング６５の外周部から原子炉容器本体４２の内面側に向けて突出する補助リング１１２を固定した整流部材１１１を設け、上部外側リング６２の上面にリング形状をなす壁部材１１５を設けている。

従って、入口ノズル４４から原子炉容器４１内に導入された軽水が、ダウンカマー部５９を通って下部プレナム５８に流れ落ちるとき、この軽水は、補助リング１１２に衝突して分散されてから下部プレナム５８に至ると共に、壁部材１１５の外周面に衝突して周方向に流れながら下降して下部プレナム５８に至り、この下部プレナム５８で反転して上昇するとき、上部リング６５及び下部リングに衝突して更に流れを分散し、大きな渦の発生を抑制することで、炉心５３に供給される軽水の流量が炉心５３に対してその径方向及び周方向に均一に整流されることとなり、熱交換効率の向上を図ることができる。

なお、上述した実施例５、６、７にて、補助リング１１２をリング形状として上部外側リング６２の外側に全周にわたって設けたが、湾曲形状または直線形状として部分的に設けてもよい。補助リング１１２の断面形状を円筒形または円形としたが、楕円形、三角形など流れ落ちる軽水の抵抗が小さい形状であればよい。また、上述した実施例７にて、壁部材１１５をリング形状として上部外側リング６２の上面に全周にわたって設けたが、湾曲形状として部分的に設けてもよい。

図１２は、本発明の実施例８に係る加圧水型原子炉に設けられた整流部材を表す水平断面図である。なお、本実施例の原子炉における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例８の原子炉において、図１及び図１２に示すように、下部プレナム５８に、ダウンカマー部５９から下部プレナム５８に供給されてから炉心５３に向かって上昇する軽水を、この炉心５３の周方向及び径方向に対して均一に分散して整流する整流部材１２１が設けられている。

この整流部材１２１は、上部外側リング６２と上部内側リング６３が６個の上部スポーク６４により連結されてなる上部リング６５と、実施例１と同様の図示しない下部リングとを有している。そして、下部炉心支持板５１から垂下された１２個の支柱７２の下部が上部外側リング６２及び下部外側リングに連結されると共に、６個の支柱１２２の下部が複数の上部スポーク６４及び下部スポークに連結されている。この場合、上部スポーク６４及び下部スポークに連結される６個の支柱１２２は、この上部スポーク６４及び下部スポークの幅よりも外径の大きい渦消部材として機能するように形成されている。即ち、支柱１２２は、上端部が下部炉心支持板５１に固定され、下端部が上部スポーク６４及び下部スポークを貫通して原子炉容器本体４２の底面の近傍まで延出されている。

従って、ダウンカマー部５９を下向きに流れ落ちて下部プレナム５８に至った軽水は、この下部プレナム５８の球面状の内面により上向きに案内されて上昇し、整流部材１２１に整流されてから炉心５３に流入する。このとき、下部プレナム５８の球面状の内面により上昇する軽水は、整流部材１２１に衝突して分散され、大きな渦の発生が抑制されるものの、発生した渦は、渦消部材として機能する径の大きい支柱１２２の周囲を上昇することで解消され、下部プレナム５８から炉心５３に供給される軽水の流量が、炉心５３に対してその径方向及び周方向に均一に整流される。

このように実施例８の原子炉によれば、原子炉容器４１内の下部プレナム５８に、リング形状をなす上部リング６５及び下部リングと、渦消部材として機能する支柱１２２を有する整流部材１２１を設けている。

従って、入口ノズル４４から原子炉容器４１内に導入された軽水が、ダウンカマー部５９を下降して下部プレナム５８に至り、この下部プレナム５８で反転して上昇するとき、上部リング６５及び下部リングに衝突して流れを分散し、大きな渦の発生を抑制すると共に、発生した渦が支柱１２２の周囲を上昇しながら解消されることで、炉心５３に供給される軽水の流量が炉心５３に対してその径方向及び周方向に均一に整流されることとなり、熱交換効率の向上を図ることができる。

図１３は、本発明の実施例９に係る加圧水型原子炉に設けられた整流部材を表す水平断面図、図１４は、実施例９の整流部材に設けられた渦消リングを表す斜視図である。なお、本実施例の原子炉における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例９の原子炉において、図１、図１３及び図１４に示すように、下部プレナム５８に、ダウンカマー部５９から下部プレナム５８に供給されてから炉心５３に向かって上昇する軽水を、この炉心５３の周方向及び径方向に対して均一に分散して整流する整流部材１３１が設けられている。

この整流部材１３１は、上部外側リング６２と上部内側リング６３が６個の上部スポーク６４により連結されてなる上部リング６５と、実施例１と同様の図示しない下部リングとを有している。そして、下部炉心支持板５１から垂下された１２個の支柱７２の下部が上部外側リング６２及び下部外側リングに連結されると共に、６個の支柱７３の下部が複数の上部スポーク６４及び下部スポークに連結されている。この場合、上部スポーク６４及び下部スポークに連結される６個の支柱７３は、上端部が下部炉心支持板５１に固定され、下端部が上部外側リング６２及び下部外側リングを貫通して原子炉容器本体４２の底面の近傍まで延出されている。そして、この各支柱７３には、外周部にリング形状をなす渦消リング（渦消部材）１３２が設けられ、複数の支持バー１３３により固定されている。この渦消リング１３２は、支柱７３の軸方向に所定間隔で複数設けられている。

従って、ダウンカマー部５９を下向きに流れ落ちて下部プレナム５８に至った軽水は、この下部プレナム５８の球面状の内面により上向きに案内されて上昇し、整流部材１３１に整流されてから炉心５３に流入する。このとき、下部プレナム５８の球面状の内面により上昇する軽水は、整流部材１３１に衝突して分散され、大きな渦の発生が抑制されるものの、発生した渦は、支柱７３の周囲を上昇し、渦消リング１３２に衝突することで解消され、下部プレナム５８から炉心５３に供給される軽水の流量が、炉心５３に対してその径方向及び周方向に均一に整流される。

このように実施例９の原子炉によれば、原子炉容器４１内の下部プレナム５８に、リング形状をなす上部リング６５及び下部リングを有する整流部材１３１を設け、下部炉心支持板５１から垂下された支柱７２，７３により支持し、各支柱７３の外周部にリング形状をなす渦消リング１３２が設けている。

従って、入口ノズル４４から原子炉容器４１内に導入された軽水が、ダウンカマー部５９を下降して下部プレナム５８に至り、この下部プレナム５８で反転して上昇するとき、上部リング６５及び下部リングに衝突して流れを分散し、大きな渦の発生を抑制すると共に、発生した渦が支柱７３の周囲を上昇するとき、渦消リング１３２に衝突することで解消されるため、炉心５３に供給される軽水の流量が炉心５３に対してその径方向及び周方向に均一に整流されることとなり、熱交換効率の向上を図ることができる。

なお、上述した実施例８、９では、上部スポーク６４に対して渦消部材として機能する支柱１２２を設けたり、支柱７３の外周部に渦消リング１３２を設けたが、上部外側リング６２に対して渦消部材として機能する太い支柱を設けたり、支柱７２の外周部に渦消リングを設けてもよい。

図１５は、本発明の実施例１０に係る加圧水型原子炉に設けられた整流部材を表す水平断面図、図１６は、図１５のXVI−XVI断面図である。なお、本実施例の原子炉における全体構成は、上述した実施例１とほぼ同様であり、図１を用いて説明すると共に、この実施例で説明したものと同様の機能を有する部材には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

実施例１０の原子炉において、図１、図１５及び図１６に示すように、下部プレナム５８に、ダウンカマー部５９から下部プレナム５８に供給されてから炉心５３に向かって上昇する軽水を、この炉心５３の周方向及び径方向に対して均一に分散して整流する整流部材１４１が設けられている。

この整流部材１４１は、上部外側リング１４２と支持軸１４３が６個の上部スポーク１４４により連結されてなる上部リング１４５と、図示しないが、同様に、下部外側リングと支持軸１４３が６個の下部スポークにより連結されてなる下部リングとを有している。また、各上部スポーク１４４の両側部にこの上部スポーク１４４の長手方向に沿って渦消パイプ（渦消部材）１４６が設け、複数の連結バー１４７により固定されている。そして、下部炉心支持板５１から垂下された１２個の支柱１４８の下部が上部外側リング１４２及び下部外側リングに連結されると共に、６個の支柱１４９の下部が複数の上部スポーク１４４及び下部スポークに連結されている。

また、上部外側リング１４２の外周部から原子炉容器本体４２の内面側に向けて補助リング１１２が設けられている。この補助リング１１２は、上部外側リング１４２より大径のリング形状をなすと共に断面が円筒状または円形状をなし、上部外側リング１４２の外周面に複数８個の連結バー１１３を介して支持されている。

従って、入口ノズル４４から原子炉容器本体４２内に流入した軽水は、ダウンカマー部５９を下向きに流れ落ちて下部プレナム５８に至り、この下部プレナム５８の球面状の内面により上向きに案内されて上昇し、整流部材１４１に整流されてから炉心５３に流入する。このとき、ダウンカマー部５９を流れ落ちる軽水は、補助リング１１２に衝突して分散されて下部プレナム５８に至る。そして、下部プレナム５８の球面状の内面により上昇する軽水は、更に整流部材１４１に衝突して分散され、大きな渦の発生が抑制されるものの、発生した渦は、複数の渦消パイプ１４６に衝突することで解消され、下部プレナム５８から炉心５３に供給される軽水の流量が、炉心５３に対してその径方向及び周方向に均一に整流される。

このように実施例１０の原子炉によれば、原子炉容器４１内の下部プレナム５８に、リング形状をなす上部リング１４５及び下部リングを有すると共に、上部スポーク１４４の両側部に渦消パイプ１４６が固定した整流部材１４１を設けている。

従って、入口ノズル４４から原子炉容器４１内に導入された軽水が、ダウンカマー部５９を下降して下部プレナム５８に至り、この下部プレナム５８で反転して上昇するとき、上部リング６５及び下部リングに衝突して流れを分散し、大きな渦の発生を抑制すると共に、発生した渦が渦消パイプ１４６に衝突することで解消されるため、炉心５３に供給される軽水の流量が炉心５３に対してその径方向及び周方向に均一に整流されることとなり、熱交換効率の向上を図ることができる。

なお、上述した各実施例では、整流部材を上下方向に配置した２つのリングにより構成したが、１つでもよく、また、３つ以上配置してもよい。また、各実施例では、整流部材を径方向に配置した１つまたは２つのリングにより構成したが、３つ以上配置してもよい。また、各リングの断面形状を矩形状としたが、円形、楕円形などとしてもよい。また、整流スポークを周方向に６個設けたが、５個以下でも、７個以上であってもよい。更に、複数の整流スポークを周方向に均等間隔に設けたが、原子炉容器本体４２の内面形状に応じて、不等間隔としてもよい。

即ち、整流リング、整流スポーク、支柱の数は、下部プレナム５８で発生する渦の状況に応じて適宜設定すればよいものであり、それに応じて、整流リングと整流スポークと支柱の高さや幅を変更し、結果として軽水が炉心５３へ流れる流路面積、開口率を設定すればよいものである。

また、上述した各実施例では、整流リングを下部炉心支持板から垂下された複数の支柱により支持したが、下部炉心支持板と下部炉心板を兼用した場合には、整流リングを下部炉心板から垂下された複数の支柱により支持すればよい。即ち、本発明の下部炉心板は、下部炉心支持板と下部炉心板を含むものである。

本発明に係る原子炉は、下部プレナムに整流部材を設けることで、冷却材を下部プレナムから炉心に対して径方向及び周方向に均一に供給するものであり、いずれの種類の原子炉にも適用することができる。

本発明の実施例１に係る加圧水型原子炉の内部構造を表す概略構成図である。図１のII−II断面図である。図１のIII−III断面図である。図１のIV−IV断面図である。実施例１の加圧水型原子炉を有する原子力発電プラントの概略構成図である。本発明の実施例２に係る加圧水型原子炉に設けられた整流部材を表す水平断面図である。本発明の実施例３に係る加圧水型原子炉に設けられた整流部材を表す水平断面図である。本発明の実施例４に係る加圧水型原子炉に設けられた整流部材を表す水平断面図である。本発明の実施例５に係る加圧水型原子炉に設けられた整流部材を表す水平断面図である。本発明の実施例６に係る加圧水型原子炉に設けられた整流部材を表す縦断面図である。本発明の実施例７に係る加圧水型原子炉に設けられた整流部材を表す縦断面図である。本発明の実施例８に係る加圧水型原子炉に設けられた整流部材を表す水平断面図である。本発明の実施例９に係る加圧水型原子炉に設けられた整流部材を表す水平断面図である。実施例９の整流部材に設けられた渦消リングを表す斜視図である。本発明の実施例１０に係る加圧水型原子炉に設けられた整流部材を表す水平断面図である。図１５のXVI−XVI断面図である。

符号の説明

１２加圧水型原子炉
４１原子炉容器（圧力容器）
４４入口ノズル（冷却材入口ノズル）
４５出口ノズル（冷却材出口ノズル）
４６炉心槽
５３炉心
５６炉内計装案内管
５７上部プレナム
５８下部プレナム
５９ダウンカマー部
６１，７１，８１，９１，１１１，１２１，１３１，１４１整流部材
６２，９２，１４２上部外側リング
６３，９３上部内側リング
６４，９４，１４４上部スポーク（整流スポーク）
６５，９５，１４５上部リング（整流リング）
６６，９６下部外側リング
６７，９７下部内側リング
６８，９８下部スポーク（整流スポーク）
６９，９９下部リング（整流リング）
７０，７２，７３，８４，１０１，１０２，１０３，１０４，１４８，１４８支柱
８２，８３，１００中間リング
１１２補助リング（整流補助部材）
１１５壁部材
１２２支柱（渦消部材）
１３２渦消リング（渦消部材）
１４６渦消パイプ（渦消部材）

Claims

上部に冷却材入口ノズル及び冷却材出口ノズルを有する圧力容器と、該圧力容器内に配置される炉心槽と、該炉心槽内に配置される炉心と、前記圧力容器と前記炉心槽の底部により区画される下部プレナムと、前記圧力容器と前記炉心槽の側壁により区画されて前記冷却材入口ノズルに連通すると共に前記下部プレナムに連通するダウンカマー部とを備える原子炉において、前記下部プレナムにリング形状をなす整流リングと該整流リングの内側に放射状をなす複数の整流スポークからなる整流部材が設けられ、前記整流リングは、上部リング及び下部リングを有し、下部炉心板から垂下された複数の支柱により支持されることを特徴とする原子炉。
前記整流リングは、外側リング及び内側リングを有し、下部炉心板から垂下された複数の支柱により支持されると共に、前記外側リングと前記内側リングとの間に前記複数の整流スポークが設けられることを特徴とする請求項１に記載の原子炉。
前記外側リングと前記内側リングとの間に中間リングが配置され、該中間リングは前記複数の整流スポークと交差することを特徴とする請求項２に記載の原子炉。
前記上部リングの外径が前記下部リングの外径より大きく設定されることを特徴とする請求項１に記載の原子炉。
前記上部リングに設けられた複数の整流スポークと前記下部リングに設けられた複数の整流スポークが周方向にずれて配置されることを特徴とする請求項１から４のいずれか一つに記載の原子炉。
前記整流リングの外周部から前記原子炉容器の内面側に向けて整流補助部材が設けられることを特徴とする請求項１から５のいずれか一つに記載の原子炉。
前記整流補助部材は、リング形状をなし、前記整流リングの外周部に複数の連結部材を介して支持されることを特徴とする請求項６に記載の原子炉。
前記整流リングの上面が前記整流補助部材の上面より高い位置に設けられることを特徴とする請求項６または７に記載の原子炉。
前記整流リングの外周部上面に壁部材が設けられることを特徴とする請求項６から８のいずれか一つに記載の原子炉。
前記整流リングまたは前記整流スポークに、前記整流リングまたは前記整流スポークの幅よりも外径の大きい渦消部材が上下方向に沿って設けられることを特徴とする請求項１から９のいずれか一つに記載の原子炉。
前記整流リングまたは前記整流スポークは、下部炉心板から垂下された複数の支柱により支持され、該支柱の外周部にリング形状をなす渦消部材が設けられることを特徴とする請求項１から９のいずれか一つに記載の原子炉。
前記整流スポークの側部に該整流スポークの長手方向に沿って渦消部材が設けられることを特徴とする請求項１から１０のいずれか一つに記載の原子炉。
前記圧力容器内における前記炉心槽の上部に上部炉心板が設けられ、前記圧力容器の上部から前記上部炉心板を貫通して計装案内管が設けられることを特徴とする請求項１から１１のいずれか一つに記載の原子炉。