JP5558779B2 - 反射体制御原子炉 - Google Patents

Description

本発明は、炉心の外側に反射体を配置し、その外側に中性子遮へい体を配置して、反射体を移動して出力制御を行なう反射体制御原子炉に関する。

反射体を微小な速度で移動させて燃料を燃焼させるナトリウム冷却小型炉（４Ｓ炉。Super-Safe, Small and Simple）は、高い安全性を有し、長期間（目標３０年間）燃料無交換で運転ができる商用原子炉である。この原子炉では、受動的安全性の確保が容易な金属燃料炉心に微小速度で移動する反射体を採用することにより、高い安全性の確保（負またはゼロボイド反応度炉心など）と長い炉心寿命の実現が可能になる。

一般に、反射体制御原子炉においては、反射体を炉心外周で上下方向に移動制御して中性子のストリーミング効果で炉心出力制御を行なう（特許文献１）。反射体制御原子炉（４Ｓ炉）は先行炉にない隔壁で区切られた二重容器であり、特に自然循環時に、隔壁の外側にある高速中性子遮へい体領域では炉心側からの熱移行があり、また、中性子照射により複数列ある中性子遮へい体の炉心側の発熱が大きい。さらに、原子炉容器側には空気冷却の原子炉容器補助冷却システム（ＲＶＡＣＳ：Reactor Vessel Auxiliary Cooling System）があるため中性子遮へい体の外側列では温度が低い。つまり、複数列（例えば５列）ある中性子遮へい体の内側の温度が高く、外側の温度が低くなり、内側に温度上昇による上昇流が発達し、外側では下降流ができる。

特許第３１２６５２４号公報

反射体制御原子炉の中性子遮へい体領域には電磁ポンプから低温冷却材を流すため、対流が起こる。対流のために径方向に温度分布ができる。

すなわち、冷却材は中性子遮へい体の周囲を下方へ流れる。中性子遮へい体は二重容器の外側流路に設置されており、内側流路には炉心が設置されている。炉心で発生する熱が外側流路へ移動するため、中性子遮へい体の設置されている外側流路は、径方向内側の温度が高く、外側が低い状態となる。

また、中性子遮へい体は中性子を吸収する際に発熱する。中性子は内側流路の炉心の核分裂で発生するため、中性子遮へい体も内側に設置されたものの方で中性子照射が多く、中性子の吸収量が多くなり、発熱量も多くなる。そのため、中性子遮へい体周囲を流れる冷却材領域では大きな対流ができ、より、内側の温度が高くなり、外側が低くなる温度分布となる。

このため中性子遮へい体の上部支持板の径方向に温度分布ができ、熱応力が発生し熱変形等の不具合が生じる。これは反射体制御原子炉の構造健全性を低下させる要因ともなりうる。

この発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであって、反射体制御原子炉の中性子遮へい体周囲を流れる冷却材の半径方向温度分布を均一化することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明に係る反射体制御原子炉の一つの態様は、炉心と、炉心の水平方向の周囲を取り囲むように配置されて軸を鉛直方向とする筒状のコアバレルと、コアバレルの水平方向の周囲を取り囲むように配置されて上下方向に移動制御可能な反射体と、コアバレルと同軸状に反射体の水平方向の周囲を取り囲むように配置された筒状の隔壁と、隔壁の水平方向の周囲を取り囲む環状空間内に配置されてそれぞれに高速中性子吸収材を含む複数個の中性子遮へい体と、炉心、コアバレル、反射体、隔壁および中性子遮へい体を収容する原子炉容器と、を備え、炉心内を上方に通過した冷却材の流れが、環状空間内の複数の中性子遮へい体の周りを下降して炉心の下部に循環するように構成された反射体制御原子炉であって、環状空間内の半径方向の冷却材流れを促進する半径方向流れ促進部材が環状空間内に配置され、半径方向流れ促進部材は、中性子遮へい体の上端と下端の間に設けられていること、を特徴とする。

この発明によれば、反射体制御原子炉の中性子遮へい体周囲を流れる冷却材の半径方向温度分布を均一化することができ、それによって、熱応力の発生や支持板の熱変形を抑制でき、反射体制御原子炉の構造健全性を向上できる。

本発明に係る反射体制御原子炉の第１の実施形態の模式的立断面図。 図１の反射体制御原子炉の右半立断面図。 図２のIII−III線矢視部分平断面図。 図２の中性子遮へい体付近を示す部分立断面図。 本発明に係る反射体制御原子炉の第１の実施形態と従来技術の上部支持板の温度分布を示すグラフ。 本発明に係る反射体制御原子炉の第２の実施形態の中性子遮へい体付近を示す部分立断面図。 本発明に係る反射体制御原子炉の第３の実施形態の中性子遮へい体付近を示す部分立断面図。 本発明に係る反射体制御原子炉の第４の実施形態の中性子遮へい体の一つを示す斜視図。 本発明に係る反射体制御原子炉の第５の実施形態の中性子遮へい体の一つを示す斜視図。 本発明に係る反射体制御原子炉の第６の実施形態の中性子遮へい体を示す斜視図であって、（ａ）は隔壁に近い側の中性子遮へい体を示す図であり、（ｂ）は隔壁から遠い側の中性子遮へい体を示す図である。 本発明に係る反射体制御原子炉の第７の実施形態の中性子遮へい体付近を示す部分立断面図。 本発明に係る反射体制御原子炉の第８の実施形態の中性子遮へい体付近を示す部分立断面図。 本発明に係る反射体制御原子炉の第９の実施形態の中性子遮へい体付近を示す部分立断面図。 図１３のXIV−XIV線矢視１／４部分平断面図。 本発明に係る反射体制御原子炉の第１０の実施形態の中性子遮へい体付近を示す部分立断面図。 本発明に係る反射体制御原子炉の第１１の実施形態の中性子遮へい体付近を示す１／４部分平断面図。 本発明に係る反射体制御原子炉の第１２の実施形態の中性子遮へい体付近を示す１／４部分平断面図。 本発明に係る反射体制御原子炉の第１３の実施形態の中性子遮へい体付近を示す１／４部分平断面図。

以下、本発明に係る反射体制御原子炉の実施形態について、図面を参照して説明する。ここで、互いに同一または類似の部分には共通の符号を付して、重複説明は省略する。

［第１の実施形態］
図１は本発明に係る反射体制御原子炉の第１の実施形態の模式的立断面図である。また、図２は図１の反射体制御原子炉の右半立断面図、図３は図２のIII−III線矢視部分平断面図、図４は図２の中性子遮へい体付近を示す部分立断面図である。

この反射体制御原子炉では、軸を鉛直方向とする円筒状の原子炉容器１１内に液体ナトリウムが満たされ、その内部中央に、炉心１２が配置されている高速炉として構成されている。炉心１２は、鉛直方向に延びる複数の燃料集合体２５を備えている。炉心１２は原子炉容器１１と同軸に配置された円筒状のコアバレル１３内に収容され、コアバレル１３の水平方向外側に反射体１４が配置されている。反射体１４の水平方向外側には、原子炉容器１１と同軸円筒状の隔壁１６が配置されている。

反射体１４は、その上方に配置された反射体駆動機構１５によって、上下方向に駆動制御され、それによって炉心出力が制御される。すなわち、反射体１４が炉心１２の周囲にあるときは、核分裂によって放出された高速中性子が反射体１４で反射されて炉心１２に戻されるので連鎖的に核分裂を継続でき、炉出力を上昇できる。

隔壁１６の外壁と原子炉容器１１の内壁の間に形成される環状空間１７内の上部には中間熱交換器１８が配置され、その下方に電磁ポンプ１９が配置され、さらにその下方で炉心１２を水平方向に囲む位置に中性子遮へい体２０が配置されている。中間熱交換器１８には、図示しない２次冷却材が原子炉容器１１の外側から導入されて原子炉容器１１内の液体ナトリウムの熱が２次冷却材に伝達されるようになっている。

コアバレル１３および隔壁１６の上端および下端はともに開放されていて、それらの上端の上方には上部プレナム２１が形成され、同様に、それらの下端の下方には下部プレナム２２が形成されている。

原子炉容器１１内の液体ナトリウムは、電磁ポンプ１９の駆動力と炉心１２での発熱による自然対流によって、炉心１２内で上昇し環状空間１７内で下降するように循環する。すなわち、下部プレナム２２内の液体ナトリウムは炉心１２の下端から流入して加熱されながら炉心１２内を上昇して上部プレナム２１に達する。下部プレナム２２内の液体ナトリウムの一部はコアバレル１３と隔壁１６の間の環状部に流入して、反射体１４を冷却しながら上昇し、上部プレナム２１に達する。

つぎに、上部プレナム２１内の液体ナトリウムは環状空間１７内を下降する。すなわち、はじめに、中間熱交換器１８を通過して２次冷却材に熱を伝達し、つぎに、電磁ポンプ１９で加圧されて下方に駆動される。その後、中性子遮へい体２０の間を通って中性子遮へい体２０を冷却し、下部プレナム２２に達する。

図１に示すように、原子炉容器１１の外側には空気冷却の原子炉容器補助冷却システム（ＲＶＡＣＳ）２６が配置され、原子炉容器１１を外側から冷却している。また、図２に示すように（図１では省略）炉心１２の上方に炉上部機構２７が配置され、炉心１２内に制御棒２８を挿入できるようになっている。

中性子遮へい体２０は炉心１２から放出された中性子を遮へいするためのものであって、多数の円柱状（棒状）の中性子遮へい体２０が半径方向に複数列（図２の例では４列）並べられて構成されている。中性子遮へい体２０は、上部支持板３０、中間支持板３０、下部支持板３２によって水平方向に互いに間隔をあけて支持されている。上部支持板３１は中性子遮へい体２０の上端を支持し、その上方にはノズル３３が配置されている。ノズル３３を下向きに通り抜けた冷却材は、上部支持板３１を通過し、中性子遮へい体２０の周り、ならびに、中間支持板３１および下部支持板３２を通過して冷却材がおおむね下方に流れるように構成されている。

図４に示すように、この実施形態では、中性子遮へい体２０の周囲に、半径方向流れ促進部材として、複数の水平環状平板３５が、互いに鉛直方向の間隔をあけて配置されている。水平環状平板３５は、原子炉容器１１の内面と隔壁１６の外面にはさまれた環状空間１７の原子炉容器１１の内面側を塞ぎ、隔壁１６の外面側には隙間ができるように形成されており、中性子遮へい体２０または／および原子炉容器１１の内面に溶接、ボルト等によって接続されている。環状空間１７の原子炉容器１１に近い側に沿って下降する冷却材は水平環状平板３５によって妨げられるので、半径方向の冷却材流れが促進される。

中性子遮へい体２０が配置された環状空間１７内では、炉心１２からの熱移行がある。また、中性子照射により複数列ある中性子遮へい体２０が中性子を吸収する際に発熱する。中性子遮へい体２０では、炉心１２に近いほど中性子照射が大きく、中性子吸収による発熱は炉心１２に近いほど大きい。さらに、原子炉容器１１の外側は空気冷却のＲＶＡＣＳ２６によって冷却されているので、環状空間１７内では、原子炉容器１１の内壁に近い側の温度が低い。よって、複数列ある中性子遮へい体２０の内側の温度が高く、外側の温度が低くなり、内側に温度上昇による上昇流が発達し、外側では下降流ができる。

この実施形態では、水平環状平板３５によって原子炉容器１１に近い側の下降流が妨げられ、半径方向の冷却材流れが促進されるので、環状空間１７内での冷却材の温度分布が均一化される。この実施形態における上部支持板３０の温度分布の計算値を図５の実線ａに示す。また、水平環状平板３５がない従来の反射体制御原子炉における上部支持板の温度分布の計算値を図５の破線ｂに示す。図５の横軸は半径方向距離であって、隔壁１６の外面位置をＲ１とし、原子炉容器１１の内面位置をＲ２としている（図３参照）。図５のグラフから明らかなように、この実施形態の水平環状平板３５により、上部支持板３１の半径方向の温度分布が均一化される。これにより上部支持板３１の熱応力や熱変形が抑制され、反射体制御原子炉の構造健全性を保つことができる。

［第２の実施形態］
図６は、本発明に係る反射体制御原子炉の第２の実施形態の中性子遮へい体付近を示す部分立断面図である。この実施形態では、中性子遮へい体２０の周囲に、半径方向流れ促進部材として、複数の外周側水平環状平板３６と複数の内周側水平環状平板３７が、互いに鉛直方向の間隔をあけて交互に配置されている。外周側水平環状平板３６は、原子炉容器１１の内面と隔壁１６の外面にはさまれた環状空間１７の原子炉容器１１の内面側を塞ぎ、隔壁１６の外面側には隙間ができるように形成されており、中性子遮へい体２０または／および原子炉容器１１の内面に溶接、ボルト等によって接続されている。一方、内周側水平環状平板３７は、原子炉容器１１の内面と隔壁１６の外面にはさまれた環状空間１７の隔壁１６の外面側を塞ぎ、原子炉容器１１の内面側には隙間ができるように形成されており、中性子遮へい体２０または／および隔壁１６の外面に溶接、ボルト等によって接続されている。その他の構成は第１の実施形態と同様である。

この実施形態によれば、中性子遮へい体２０の温度上昇により誘起される高温上昇流と電磁ポンプ１９から送られる低温下降流が、外周側水平環状平板３６および内周側水平環状平板３７のために、半径方向に往復するジグザク流となり、半径方向の冷却材の混合が促進され、中性子遮へい体２０の周囲を流れる冷却材流れが斜交流となって乱されることとなる。これにより、冷却材流れに径方向成分が強制的に加えられ、径方向温度分布の均一化を促進することができる。これにより、第１の実施形態と同様な効果、またはそれ以上の効果を得ることができる。

［第３の実施形態］
図７は、本発明に係る反射体制御原子炉の第３の実施形態の中性子遮へい体付近を示す部分立断面図である。この実施形態では、中性子遮へい体２０の周囲に、半径方向流れ促進部材として、複数の第１の傾斜板３８と複数の第２の傾斜板３９が、互いに鉛直方向の間隔をあけて交互に配置されている。第１の傾斜板３８は、原子炉容器１１の内面と隔壁１６の外面にはさまれた環状空間１７の半径方向内側から外側に向かって上昇する傾斜を持ち、第２の傾斜板３９は、環状空間１７の半径方向外側から内側に向かって上昇する傾斜を持っている。第１の傾斜板３８および第２の傾斜板３９はともに、原子炉容器１１の内面および隔壁１６の外面との間に間隙を形成している。その他の構成は第１または第２の実施形態と同様である。

この実施形態によれば、中性子遮へい体２０の温度上昇により誘起される高温上昇流と電磁ポンプ１９から送られる低温下降流が、第１の傾斜板３８および複数の第２の傾斜板３９のために、半径方向に往復するジグザク流となり、半径方向の冷却材の混合が促進され、中性子遮へい体２０の周囲を流れる冷却材流れが斜交流となって乱されることとなる。これにより、冷却材流れに径方向成分が強制的に加えられ、径方向温度分布の均一化を促進することができる。これにより、第２の実施形態と同様な効果、またはそれ以上の効果を得ることができる。

［第４の実施形態］
図８は、本発明に係る反射体制御原子炉の第４の実施形態の中性子遮へい体の一つを示す斜視図である。この実施形態では、半径方向流れ促進部材として、中性子遮へい体２０の表面に螺旋状突起４０が形成されている。その他の構成はたとえば第１の実施形態と同様である。ただし、第１の実施形態の水平環状平板３５（図４）はなくてもよい。

この実施形態によれば、中性子遮へい体２０の周囲の冷却材の流れに水平方向の流れ成分が付加され、径方向の流れが促進される。これにより、径方向温度分布の均一化を促進することができる。これにより、第１の実施形態と同様な効果、またはそれ以上の効果を得ることができる。

なお、螺旋状突起４０は、複数の中性子遮へい体２０の必ずしも全部に形成されていなくても、一部の中性子遮へい体２０に形成されていれば効果がある。

［第５の実施形態］
図９は、本発明に係る反射体制御原子炉の第５の実施形態の中性子遮へい体の一つを示す斜視図である。この実施形態では、半径方向流れ促進部材として、中性子遮へい体２０の表面に複数のこぶ状突起４１が互いに間隔をあけて形成されている。その他の構成は第４の実施形態と同様である。

この実施形態によれば、中性子遮へい体２０の周囲の冷却材の流れに水平方向の流れ成分が付加され、径方向の流れが促進される。これにより、径方向温度分布の均一化を促進することができる。これにより、第４の実施形態と同様な効果を得ることができる。

なお、こぶ状突起４１は、複数の中性子遮へい体２０の必ずしも全部に形成されていなくても、一部の中性子遮へい体２０に形成されていれば効果がある。

［第６の実施形態］
図１０は、本発明に係る反射体制御原子炉の第６の実施形態の中性子遮へい体を示す斜視図であって、（ａ）は隔壁に近い側の中性子遮へい体を示す図であり、（ｂ）は隔壁から遠い側の中性子遮へい体を示す図である。

この実施形態は第５の実施形態（図９）の変形であって、隔壁１６の外面に近い側（半径方向内側）の中性子遮へい体２０ａの表面に複数のこぶ状突起４１ａが互いに間隔をあけて形成され、原子炉容器１１の内面に近い側（半径方向外側）の中性子遮へい体２０ｂの表面に複数のこぶ状突起４１ｂが互いに間隔をあけて形成されている。隔壁１６の外面に近い側の中性子遮へい体２０ａの表面に形成されたこぶ状突起４１ａは、原子炉容器１１の内面に近い側の中性子遮へい体２０ｂの表面に形成されたこぶ状突起４１ｂよりも小さいのが特徴である。その他の構成は第５の実施形態と同様である。

この実施形態によれば、こぶ状突起４１ａと４１ｂの大きさの違いにより、炉心１１に近い側の中性子遮へい体２０の周りの流動抵抗が相対的に小さくなるので、流動抵抗が小さく発熱の大きい炉心１１側の中性子遮へい体２０ａの周囲に冷却材が多く流れ、流動抵抗が大きく発熱の小さい外側の中性子遮へい体２０ｂの周囲に冷却材が少なく流れる。このため、冷却材流れが乱されることと冷却材流量配分が行なわれ、冷却材流れに径方向成分が強制的に加えられ、径方向温度分布の均一化を促進することができる。これにより、第５の実施形態と同様以上の効果を得ることができる。

［第７の実施形態］
図１１は、本発明に係る反射体制御原子炉の第７の実施形態の中性子遮へい体付近を示す部分立断面図である。

この実施形態では、隔壁１６と原子炉容器１１にはさまれた環状空間１７のノズル３３の下に、ノズル３３から下方に出た冷却材の流れを隔壁１６側に向ける偏向板４３が取り付けられている。偏向板４３は、下方に向かって隔壁１６の外面に向かうように傾斜した板である。その他の構成は、たとえば第１の実施形態と同様である。ただし、第１の実施形態の水平環状平板３５（図４）はなくてもよく、図１１に示す例では、水平環状平板３５がない。

この実施形態によれば、環状空間１７の電磁ポンプ１９で下向きに駆動された冷却材はノズル３３内を通り抜けて下方に向かい、その後に偏向板４３によって隔壁１６側に向けられる。これにより、中性子遮へい体２０の周りの冷却材流量分布は、径方向内側の方が多くなる。流量が多いと除熱量が多くなるため、内側温度が上がることを防ぎ、径方向温度分布を均一化することができる。

［第８の実施形態］
図１２は、本発明に係る反射体制御原子炉の第８の実施形態の中性子遮へい体付近を示す部分立断面図である。

この実施形態は第７の実施形態（図１１）の変形であって、この実施形態では、ノズル４４の上部の入口部４４ａが、隔壁１６と原子炉容器１１にはさまれた環状空間１７の隔壁１６側に偏った位置にある。ノズル４４の下部の出口部４４ｂは環状空間１７全体に開口している。その他の構成は第７の実施形態と同様である。

この実施形態によれば、環状空間１７の電磁ポンプ１９で下向きに駆動された冷却材はノズル４４の入口部４４ａを通り抜けた後に下方に向かいながら半径方向に広がって、出口部４４ｂからその下方の中性子遮へい体２０の周囲に向かって流出する。入口部４４ａが環状空間１７の隔壁１６側に偏った位置にあるため、出口部４４ｂから流出する冷却材は隔壁１６側に多く偏って流れる。すなわち、中性子遮へい体２０の周りの冷却材流量分布は、径方向内側の方が多くなる。これにより、第７の実施形態と同様に、中性子遮へい体２０の内側温度が上がることを防ぎ、径方向温度分布を均一化することができる。

［第９の実施形態］
図１３は、本発明に係る反射体制御原子炉の第９の実施形態の中性子遮へい体付近を示す部分立断面図であり、図１４は図１３のXIV−XIV線矢視１／４部分平断面図である。

この実施形態は第１の実施形態の変形であって、隔壁１６と原子炉容器１１にはさまれた環状空間１７の、上部支持板（オリフィス板）５０の下方の部分が、同軸状の二つの環状の分割壁４５、４６によって、同軸状の三つの環状空間１７ａ、１７ｂ、１７ｃに分割されている。また、三つの環状空間１７ａ、１７ｂ、１７ｃそれぞれに、上部支持板５０を上端位置とする複数の中性子遮へい体２０が配置されている。上部支持板５０には、三つの環状空間１７ａ、１７ｂ、１７ｃそれぞれに冷却材を下向きに流通させるための複数の貫通孔４７ａ、４７ｂ、４７ｃが形成されている。なおこの第９の実施形態では、第１の実施形態の水平環状平板３５（図４）に相当するものはない。

前述のように、中性子遮へい体２０の周辺領域では、炉心１１からの加熱および原子炉容器１１の外側への放熱の影響と、炉心１１側から漏洩する中性子による中性子遮へい体２０内部での発熱の影響により、半径方向内側の方が温度が高くなりがちである。そこで、この実施形態では、上部支持板（オリフィス板）５０に設けた貫通孔４７ａ、４７ｂ、４７ｃの口径を調節して、環状空間１７ａ、１７ｂ、１７ｃを流れる冷却材の流量配分を調節する。すなわち、環状空間１７ａ、１７ｂ、１７ｃ内の冷却材の流速が内側の環状空間１７ａで最も早く、外側の環状空間１７ｃで最も遅くなるように設定する。これにより、環状空間１７ａ、１７ｂ、１７ｃ内の冷却材の温度を均一化することができる。さらに、第１の実施形態と同様の水平環状平板３５（図４）を設ける場合はその効果も加わる。

［第１０の実施形態］
図１５は、本発明に係る反射体制御原子炉の第１０の実施形態の中性子遮へい体付近を示す部分立断面図である。この実施形態は第９の実施形態（図１３、図１４）の変形である。

この実施形態では、第９の実施形態と同様に、隔壁１６と原子炉容器１１にはさまれた環状空間１７の、上部支持板（オリフィス板）５０の下方の部分が、同軸状の二つの環状の分割壁４５、４６によって、同軸状の三つの環状空間１７ａ、１７ｂ、１７ｃに分割されている。また、三つの環状空間１７ａ、１７ｂ、１７ｃそれぞれに、複数の中性子遮へい体２０が配置されている。上部支持板５０には、三つの環状空間１７ａ、１７ｂ、１７ｃそれぞれに冷却材を下向きに流通させるための複数の貫通孔４７ａ、４７ｂ、４７ｃが形成されている。ただし、この実施形態では、各中性子遮へい体２０の上端が上部支持板５０より離れた下方にある。その他の構成は第９の実施形態と同様である。

前述の第９の実施形態（図１３、図１４）では、中性子遮へい体２０は、上部支持板（オリフィス板）５０により保持されている。このため、貫通孔４７ａ、４７ｂ、４７ｃを形成する場所、そして個数が限定され。ここでの、流速が増大し、圧力損失増大を生ずる。一方、この第１０の実施形態では、図１５に示すように、中性子遮へい体棒２０と上部支持板５０の間に隙間を設けることにより、貫通孔４７ａ、４７ｂ、４７ｃを形成する場所、そして個数が限定されず、ここでの、流速が減少し、圧力損失も減少する。

その他の作用・効果は第９の実施形態と同様である。

［第１１の実施形態］
図１６は、本発明に係る反射体制御原子炉の第１１の実施形態の中性子遮へい体付近を示す１／４部分平断面図である。

この実施形態はたとえば第１の実施形態の変形である。この実施形態では、隔壁１６と原子炉容器１１にはさまれた環状空間１７に配置された複数の円柱状の中性子遮へい体２０のうち、隔壁１６に近い側（内周側）に配置される中性子遮へい体２０ａの直径を、原子炉容器１１に近い側（外周側）に配置される中性子遮へい体２０ｂの直径よりも大きいものとする。それにより、環状空間１７内に配置される中性子遮へい体の密度が、外周側のほうが内周側よりも密になるように構成する。その他の構成は第１の実施形態と同様とする。ただし、第１の実施形態の水平環状平板３５（図４）はなくてもよい。

前述のように、一般に中性子の分布が内周側で高く外周側で低くなるので中性子遮へい体内での発熱が、内周側で多く外周側で少なくなる。さらに、炉心１１からの伝熱により、内周側の温度が高くなりがちである。それに対してこの実施形態によれば、環状空間１７内に配置される中性子遮へい体の密度が、外周側の方が内周側よりも密になっているため、外周側の発熱を相対的に高くでき、温度分布が均一化される。さらに、第１の実施形態と同様の水平環状平板３５（図４）を設ける場合はその効果も加わる。

［第１２の実施形態］
図１７は、本発明に係る反射体制御原子炉の第１２の実施形態の中性子遮へい体付近を示す１／４部分平断面図である。

この実施形態は第１１の実施形態（図１６）の変形であって、この実施形態では、中性子遮へい体５５が、隔壁１６と原子炉容器１１にはさまれた環状空間１７内で、隔壁１６および原子炉容器１１と同軸状に配置された複数の円筒板状になっている。そしてこれらの円筒板状の中性子遮へい体５５の厚さ（半径方向厚さ）が、外周側のものほど厚くなっている。その他の構成は第１１の実施形態（図１６）と同様とする。

この実施形態によれば、第１１の実施形態と同様に、環状空間１７内に配置される中性子遮へい体の密度が、内周側よりも外周側の方が密になっているため、外周側の発熱を相対的に高くでき、温度分布を均一化させることができる。

［第１３の実施形態］
図１８は、本発明に係る反射体制御原子炉の第１３の実施形態の中性子遮へい体付近を示す１／４部分平断面図である。

この実施形態は第１１の実施形態（図１６）の変形であって、この実施形態では、隔壁１６と原子炉容器１１にはさまれた環状空間１７に配置された複数の円柱状の中性子遮へい体２０のうち、隔壁１６に近い側（内周側）に配置される中性子遮へい体２０ｃには比較的高濃度の中性子吸収材（たとえば黒鉛）を用い、原子炉容器１１に近い側（外周側）に配置される中性子遮へい体２０ｄには比較的低濃度の中性子吸収材を用いる。その他の構成は第１１の実施形態（図１６）と同様とする。

この実施形態によれば、第１１の実施形態と同様に、環状空間１７内に配置される中性吸収材の密度が、外周側の方が内周側よりも密になっているため、外周側の発熱を相対的に高くでき、温度分布が均一化される。

［他の実施形態］
以上説明した各実施形態は単なる例示であって、本発明はこれらに限定されるものではない。

たとえば、上記各実施形態の特徴を種々に組み合わせることもできる。たとえば、第２ないし第６の実施形態（図６ないし図１０）における種々の半径方向流れ促進部材を組み合わせ、またはこれら半径方向流れ促進部材と、第７または第８の実施形態（図１１または図１２）における入口偏向流路とを組み合わせれば、これらの効果を合わせて奏することができる。さらに、第１１ないし第１３の実施形態（図１６ないし図１８）における中性子吸収材の密度分布の調整を組み合わせればその効果も合わせて奏することができる。

１１…原子炉容器
１２…炉心
１３…コアバレル
１４…反射体
１５…反射体駆動機構
１６…隔壁
１７、１７ａ、１７ｂ、１７ｃ…環状空間
１８…中間熱交換器
１９…電磁ポンプ
２０、２０ａ、２０ｂ…中性子遮へい体
２１…上部プレナム
２２…下部プレナム
２５…燃料集合体
２６…原子炉容器補助冷却システム（ＲＶＡＣＳ）
２７…炉上部機構
２８…制御棒
３０…上部支持板
３１…中間支持板
３２…下部支持板
３３…ノズル
３５…水平環状平板（半径方向流れ促進部材）
３６…外周側水平環状平板（半径方向流れ促進部材）
３７…内周側水平環状平板（半径方向流れ促進部材）
３８…第１の傾斜板（半径方向流れ促進部材）
３９…第２の傾斜板（半径方向流れ促進部材）
４０…螺旋状突起（半径方向流れ促進部材）
４１、４１ａ、４１ｂ…こぶ状突起（半径方向流れ促進部材）
４３…偏向板
４４…ノズル
４４ａ…入口部
４４ｂ…出口部
４５、４６…分割壁
４７ａ、４７ｂ、４７ｃ…貫通孔
５０…上部支持板（オリフィス板）
５５…中性子遮へい体

Claims (8)

1. 炉心と、
   前記炉心の水平方向の周囲を取り囲むように配置されて軸を鉛直方向とする筒状のコアバレルと、
   前記コアバレルの水平方向の周囲を取り囲むように配置されて上下方向に移動制御可能な反射体と、
   前記コアバレルと同軸状に前記反射体の水平方向の周囲を取り囲むように配置された筒状の隔壁と、
   前記隔壁の水平方向の周囲を取り囲む環状空間内に配置されてそれぞれに高速中性子吸収材を含む複数個の中性子遮へい体と、
   前記炉心、コアバレル、反射体、隔壁および中性子遮へい体を収容する原子炉容器と、を備え、
   前記炉心内を上方に通過した冷却材の流れが、前記環状空間内の前記複数の中性子遮へい体の周りを下降して前記炉心の下部に循環するように構成された反射体制御原子炉であって、
   前記環状空間内の半径方向の冷却材流れを促進する半径方向流れ促進部材が前記環状空間内に配置され、
   前記半径方向流れ促進部材は、前記中性子遮へい体の上端と下端の間に設けられていること、を特徴とする反射体制御原子炉。
2. 前記半径方向流れ促進部材は、前記環状空間内の半径方向外側部分を部分的に塞ぐ複数の水平環状平板が上下方向に互いに間隔をあけて配置されたものを含むこと、を特徴とする請求項１に記載の反射体制御原子炉。
3. 前記半径方向流れ促進部材は、前記環状空間内の半径方向外側部分を部分的に塞ぐ複数の外周側水平環状平板と、前記環状空間内の半径方向内側部分を部分的に塞ぐ複数の内周側水平環状平板とが、上下方向に互いに間隔をあけて交互に配置されたものを含むこと、を特徴とする請求項１に記載の反射体制御原子炉。
4. 前記半径方向流れ促進部材は、前記環状空間内の半径方向内側から外側に向かって上昇する傾斜を持って且つ前記隔壁および原子炉容器との間に間隙を形成する少なくとも一つの第１の傾斜板と、前記環状空間内の半径方向内側から外側に向かって下降する傾斜を持って且つ前記隔壁および原子炉容器との間に間隙を形成する少なくとも一つの第２の傾斜板とが、上下方向に互いに間隔をあけて交互に配置されたものを含むこと、を特徴とする請求項１に記載の反射体制御原子炉。
5. 炉心と、
   前記炉心の水平方向の周囲を取り囲むように配置されて軸を鉛直方向とする筒状のコアバレルと、
   前記コアバレルの水平方向の周囲を取り囲むように配置されて上下方向に移動制御可能な反射体と、
   前記コアバレルと同軸状に前記反射体の水平方向の周囲を取り囲むように配置された筒状の隔壁と、
   前記隔壁の水平方向の周囲を取り囲む環状空間内に配置されてそれぞれに高速中性子吸収材を含む複数個の中性子遮へい体と、
   前記炉心、コアバレル、反射体、隔壁および中性子遮へい体を収容する原子炉容器と、
   を備え、前記炉心内を上方に通過した冷却材の流れが、前記環状空間内の前記複数の中性子遮へい体の周りを下降して前記炉心の下部に循環するように構成された反射体制御原子炉であって、
   前記環状空間内の半径方向の冷却材流れを促進する半径方向流れ促進部材が前記環状空間内に配置され、
   前記複数の中性子遮へい体は鉛直方向に延びる柱状であって、
   前記半径方向流れ促進部材は、前記複数の中性子遮へい体それぞれの外周に沿って設けられた複数の突起を含むこと、を特徴とする反射体制御原子炉。
6. 前記突起は螺旋状の突起を含むこと、を特徴とする請求項５に記載の反射体制御原子炉。
7. 前記複数の中性子遮へい体は半径方向に複数列に配置されていて、
   半径方向外側の中性子遮へい体の外周に設けられた前記突起は、半径方向内側の中性子遮へい体の外周に設けられた前記突起よりも大きいこと、を特徴とする請求項５または請求項６に記載の反射体制御原子炉。
8. 炉心と、
   前記炉心の水平方向の周囲を取り囲むように配置されて軸を鉛直方向とする筒状のコアバレルと、
   前記コアバレルの水平方向の周囲を取り囲むように配置されて上下方向に移動制御可能な反射体と、
   前記コアバレルと同軸状に前記反射体の水平方向の周囲を取り囲むように配置された筒状の隔壁と、
   前記隔壁の水平方向の周囲を取り囲む環状空間内に配置されてそれぞれに高速中性子吸収材を含む複数個の中性子遮へい体と、
   前記炉心、コアバレル、反射体、隔壁および中性子遮へい体を収容する原子炉容器と、
   を備え、前記炉心内を上方に通過した冷却材の流れが、前記環状空間内の前記複数の中性子遮へい体の周りを下降して前記炉心の下部に循環するように構成された反射体制御原子炉であって、
   前記環状空間内の半径方向の冷却材流れを促進する半径方向流れ促進部材が前記環状空間内に配置され、
   前記半径方向流れ促進部材は前記複数の中性子遮へい体の上方に設けられ、前記環状空間のうち半径方向内側に前記冷却材を導く偏向板であり、
   前記偏向板は前記環状空間内の半径方向外側から内側に向かって傾き、前記隔壁との間に間隙を有することを特徴とする反射体制御原子炉。

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