JPH01223392A - ループ型高速増殖炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 ＜Ｈ業上の利用分野） 本発明はループ型高速増殖炉に係り、特に冷却材液面の
波立ちを可及的に抑制し、液面上に充填したカバーガス
が冷却材中に巻き込まれることを防止することによって
機器の損傷等を防止し運転管理を容易にしたループ型高
速増殖炉に関する。

（従来の技術） ループ型高速増殖炉は一般に、−次および二次の冷却系
統を有し、各系統の冷却材として液体全屈ナトリウムが
使用される。原子炉の炉心部で加熱された一次ナトリウ
ムは、原子炉容器外部に設置した中間熱交換器に送給さ
れ、二次ナトリウムと熱交換される。冷却された一次ナ
トリウムは再び炉心部に循環される。

第５図は従来のループ型高速増殖炉の概略構成を示すも
ので、−次ナトリウムを収容した竪型円筒形状の原子炉
容器１の内部は隔壁２により上部プレナム３と下部プレ
ナム４に仕切られており、この隔壁２の中央部には炉心
燃料集合体、プランゲット燃料集合体および反射体から
なる炉心部５が設置される。

また原子炉容器１の上端を１塞するルーフスラブ６の中
央部には、図示しない１ｉｌＪ御棒駆動機構に接続した
炉心上部機構７がルーフスラブ６を貫通して設置されて
いる。

一方、冷却系は一次冷却系Ａと二次冷却系Ｂとで構成さ
れる。原子炉容器１の上部側壁および下部鏡板にはそれ
ぞれ一次冷却材出口配管８および一次冷却材入口配管９
が接続されている。−次冷却系Ａのナトリウムは循環ポ
ンプ１０によって原子炉容器１外を循環し、さらに原子
炉容器１外部に配設された中間熱交換器１１を介して二
次冷却系Ｂに核反応生成熱を伝達する。

一方、二次冷却系Ｂは、中間熱交換器１１と蒸気発生器
１２とを環状に接続する二次冷却材出口配管１３と二次
冷却材入口配管１４とを有し、さらに二次冷却材を循環
させる循環ポンプ１５を備える。

さらに原子炉容器１内に収容された一次冷却材の上面に
はナトリウムの自由液面１−が形成される。

この自由液面りの上部空間２１には、−次冷ｌ、ｌ′ｌ
材と空気との接触を避けるために、例えばアルゴンなど
のカバーガスが充填され、ナトリウム蒸気の漏れを防止
する構造となっている。

このループ型高速増殖炉の運転時において、上部ブレナ
ム３内の一部ナトリウムは、−次冷却材出口配管８を通
り、中間熱交換器１１に送給され、ここで二次ナトリウ
ムと熱交換した後に、−次冷却材入口配管９を通り循環
ポンプ１０によって原子炉容器１の下部ブレナム４内に
還流される。

一方、中間熱交換器１１で加熱された二次ツートリウム
は二次冷却材出口配管１３を通り、蒸気発生器１２に送
給される。蒸気発生器１２は、二次ナトリウムによって
給水を加熱せしめ、ａ温高圧の蒸気を発生させる。発生
した蒸気は図示しないタービン発電機に送給され、電気
エネルギに変換される。蒸気発生器１２において冷却さ
れた二次ナトリウムは、二次冷却材入口配管１４を通り
、循環ポンプ１５によって中間熱交換器１１に還流され
る。

一方、下部プレナム４内に流入した一部ナトリウムは炉
心燃料集合体、ブランケット燃料集合体等で構成される
炉心部５の間隙部に圧入される。

圧入された一部ナトリウムは、上記間隙部を上昇する間
に、核反応による生成熱によって加熱される。加熱され
た一部ナトリウムは矢印で示すように炉心上部機構７の
下端に衝突し、−時的に放射方向に流れ、さらに炉心上
部機構７の１ＩｌｌＷ！に沿って上昇し、自由液面しに
おいて水平方向に分散して上部プレナム内に循環するよ
うに流動する。

（発明が解決しようとする課題） 従来の高速増殖炉においては、上部プレナム内の一次冷
却材の液面方向に対して炉心部から流出した高４度の一
次冷却材が大きな流速で上昇し、その動圧によって、自
由液面りが第５図に示すように盛り上ったり、また−次
ナトリウムの一部が自由液面上に噴き上げられた後に再
び自由液面上に落下することが考えられる。

そのため、自由液面りが大きく揺動するとともに、落下
する際に自由液面上に充填したカバーガスを一部ナトリ
ウム内に巻き込む原因となる。

ところで、ループ型の冷却系を有する既設の高速増殖炉
の設計仕様によると、一般に設備の経済性および運転の
経済性を重視する観点から、出力を増大化する一方で、
耐震性を確保するため原子炉容器径の増大を抑制する傾
向が伺える。このようなループ型Ｂ速増殖炉においては
、−次冷却材の炉内流速が増大することは必至である。

特に上部スレナムにおいては、炉中心部における冷却材
の流速が大きくなり、一方中心から半径方向に離れる程
、流速が減少する傾向がある。

そのため、炉心上部液面の中心部で液位が高くなり、そ
の液面の波立ちによりカバーガスを大Ｂ１に巻き込むお
それがある。なお、従来波立ち防止対策として多孔板を
液面部に配設置ることも試みられたが、多孔板に設けた
透孔から液面部に冷却材が噴出し、液面を揺動させるこ
とが多く、抜本的な解決には至っていなかった。

一部ナトリウム中にカバーガスが混入することは循環ポ
ンプの保護の面からも、また炉心部の反応度に与え、る
ｖｅ’ｌからも好ましくない。

すなわち、−次ナトリウム中に混入したカバーガスの気
泡が循環ポンプのインペラ表面で崩壊する際に、いわゆ
るキャビテーションと同様に、インペラの金属部材をｌ
１ｆａシ、循環ポンプの寿命を著しく短縮するおそれが
ある。

また、ナトリウム中に混入したカバーガスがボイド（気
泡）として大型炉の中心部に進入した場合においては、
反応度が正に働く場合もあり、反応度の制御が困難とな
るおそれがある。さらに混入したカバーガスにより中間
熱交換３における伝熱抵抗が増大し、熱交換効率が著し
く低下する問題点もある。

本発明は上記の課題を解決するためになされたものであ
り、上部プレナム内における一次冷却材の液面動揺を抑
ｖ１シ、−次冷却材にカバーガスが混入することを防止
することによって、１３の損傷を防止し運転管理を容易
にし得るループ型高速増殖炉を提供することを目的とす
る。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 上記目的を達成するため本発明に係るループ型高速増殖
炉は、炉心部および冷却材を収容し、冷却材液面上にカ
バーガスを充填した原子炉容器と、原子炉容器外に設け
られ、冷却材の熱交換を行なう中間熱交換器と、冷却材
を循環させる循環ポンプとを配設したループ型高速増殖
炉において、上記原子炉容器内の冷却材液面部に汲置防
止板を配設し、上記汲置防止板は冷却材液面下部に水平
に配設され、冷却材の流通孔を穿設した緩衝板と、上記
流通孔に対向して設けられ、流通孔から垂直上方に流出
する冷却材の流れ方向を水平方向に偏向させる偏向板と
から構成したことを特徴とする。

また原子炉容器中心部に、炉心上部機構が配設されてい
る場合の汲置防止板としては、炉心上部機構を遊嵌する
環状の緩衝板と、緩衝板と炉心上部ａｍとの間隙部に形
成された流通孔に対向するように配置した偏向板とから
構成するとよい。

（作用） 上記構成の高速増殖炉によれば上部プレナムの冷却材液
面部にｍｉｉ板と偏向板とから成る汲置防止板が配設さ
れており、運転時において炉心部から上方向に流出し炉
心上部機構の側面に沿って上昇する一次ナトリウムの大
部分は、汲置防止板の緩衝板に衝突することにより動圧
が緩和され、さらに原子炉容器の半径方向に分散される
。

一方Ｍ１ｉ板に穿設した流通孔を通過した一次ナトリウ
ムは、流通孔に対向して設けられた偏向板に衝突し、−
次ナトリウムの動圧が緩和され、自由液面を上昇させる
押上刃が低減される。また、偏向板に衝突した一次ナト
リウムは、流れ方向を水平方向に偏向され静穏な状態で
上部プレナム内に拡散する。

そのため自由液面の上昇および波立ちが効果的に抑制さ
れる結采、−次ナトリウム内へのカバーガスの巻き込み
が少ない。従って一次ナトリウム中に混入したカバーガ
スによる循環ポンプの１１傷、炉心における反応度の急
上昇および中間熱交換器における伝熱効率の低下を防止
することができる。

（実施例） 次に本発明の一実施例について添付図面第１図〜第２図
を参照して説明する。第１図は本発明に係るループ型高
速増殖炉の一実施例を示す断面図であり、第２図は第１
図における汲置防止板部分を拡大して示す斜視図である
。なお第５図に示す従来例と同一要素には同一符号を付
している。

炉心部５および一次冷却材を収容し、冷却材液面上にカ
バーガスを充填した原子炉容器１と、原子炉容器１外部
に設けられ、冷却材の熱交換を行なう中間熱交換器１１
と、冷却材を循環させる循環ポンプ１０とを配設したル
ープ型高速増殖炉において、上記原子炉容器１内の一次
冷却材の液面部に汲置防止板１６を配設し、上記汲置防
止板１６は冷却材液面下部に水平に配設され、冷却材の
流通孔１７を穿設した緩衝板１８と、上記流通孔１７に
対向して設けられ、流通孔１７から垂直上方に流出する
冷却材の流れ方向を水平方向に偏向させる偏向板１９と
から構成される。

上記汲置防止板１６は、第２図に示すように、炉心上部
機構７を遊嵌する環状の緩衝板１８と、緩衝板１８と炉
心上部機構７との問隙部に形成された流通孔１７に対向
するように配設された環状の偏向板１９とを、サポート
２０によって一体に接合して形成される。

本実施例に係る高速増殖炉の運転時において、炉心ＰＩ
Ｓ５から上方向に流出し炉心上部機構７の側面に沿って
上昇する一次ナトリウムの大部分は、汲置防止板１６の
緩衝板１８に衝突することにより、その動圧が緩和され
、さらに矢印で示すように一次ナトリウムは原子炉容器
１の半径方向に分散される。

一方！１１１板１８に穿設した流通孔１７を通過した一
部の一次ナトリウムは、対向して設けられた偏向板１９
に衝突することにより、その動圧が緩和され、自由液面
りを上昇させる押上刃が低減される。また偏向板１９に
衝突した一次ナトリウムは矢印で示すように、その流れ
方向を水平方向に偏向され静穏な状態で上部プレナム３
内に拡散する。

そのため自由液面りの上界および波立らが効果的に抑制
される結果、−次ナトリウム内へのカバーガスの巻き込
みが少ない。従って一次すｉ・リウム中に混入したカバ
ーガスによる循環ポンプ１０の［４ｍ、炉心における反
応度の急上昇および中間熱交換器１１における伝熱効率
の低下を防止することが可能となり、Ｉｌ器の故障が少
なく、また運転管理が容易なループ型高速増殖炉を得る
ことができる。

また汲置防止板１６は第３図に示すように複数の流通孔
１７ａ、１７ｂ、１７ｃを穿設した円板状の！１画板１
８ａと、上記各流通孔１７ａ、１７ｂ、１７ｃに対向し
て、設けた円板状の偏向板１９ａとをサポート２０ａで
一体に接合して構成してもよい。

さらに第４図に例示するように複数の流通孔１７ａ、１
７ｂ、１７ｃ、１７ｄを穿、ｉＵ　Ｌ、　ｔｃ円板状の
緩衝板１８ｂと、上記全流通孔に対向して設けた１枚の
偏向板１９ｂとをサポート２０ｂを介して一体に接合し
、て構成することもできる。

いずれの場合においても汲置防止板の下方から上方へ流
動する冷却材は緩衝板１８ａ、１８ｂまたは偏向板１９
ａ、１９ｂによってその動圧が緩和され、流れの方向を
水平方向に偏向される。そのため、上部プレナム３内の
冷却材の自由液面し上に直接冷却材が噴出することがな
い。そのため自由液面りを攪乱してカバーガスを冷却材
中に巻き込むおそれが解消する。

また本実施例によれば、種々の原子炉容器の形状または
原子炉容器内における冷却材の上昇速度分布に対応して
任意の位置に流通孔を配設することができる。

〔発明の効果〕

以上説明の通り、本発明に係るループ型高速増殖炉によ
れば、運転時において炉心部から流出し上昇する一次ナ
トリウムの大部分は、汲置防止板の緩衝板に衝突するこ
とにより、その動圧が緩和され、また原子炉容器の半径
方向に分散される。

一方縁衝板に穿設した流通孔を通過した一次ナトリウム
は、対向して設けられた偏向板に衝突し、その動圧が緩
和され、自由液面を上昇させる押上刃が低減される。さ
らに偏向板に衝突した一次ナトリウムは、流れ方向を水
平方向に偏向され、静穏な状態で上部プレナム内に拡散
する。

そのため、自由液面の上昇および波立ちが効果的に抑制
される結果、−次ナトリウム内へのカバーガスの巻き込
みが少ない。従って、冷却材中に混入したカバーガスに
よる循環ポンプの損傷、炉心における反応度の急上昇、
および中間熱交換器における伝熱効率の低下を防止する
ことが可能となり、健全性に優れ、かつ運転管理が容易
な高速増殖炉を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るループ型高速増殖炉の−・実施例
を示す断面図、第２図は第１図における汲置防止板部分
を拡大して示す劉視図、第３図は本発明の他の実施例を
部分的に示す斜視図、第４図は本発明のその他の実施例
を示す分解斜視図、第一５図は従来の高速増殖炉の概略
構成を示す断面図である。 １・・・原子炉容器、２・・・隔壁、３・・・上部プレ
ナム、４・・・下部プレナム、５・・・炉心部、６・・
・ルーフスラブ、７・・・炉心上部機構、８・・・−次
冷却材出口配管、９・・・−次冷却材入口配管、１０・
・・循環ポンプ、１１・・・中間熱交換器、１２・・・
蒸気発生器、１３・・・二次冷却材出口配管、１４・・
・二次冷却材入口配管、１５・・・循環ポンプ、１６・
・・汲置防止板、１７．１７ａ、１７ｂ、１７ｃ、１７
ｄ・・・流通孔、１８．１８ａ、１８ｂ・・・緩函板、
１９．１９ａ。 １９　ｂ　・・・偏向板、２０．２０ａ、２０ｂ・・・
サポート、２１・・・上部空間、Ａ・・・−次冷却系、
Ｂ・・・二次冷却系、Ｌ・・・−次冷却材の自由液面。 出願人代理人　　波　多　野　　　　久第２図 后

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 炉心部および冷却材を収容し、冷却材液面上にカバーガ
   スを充填した原子炉容器と、原子炉容器外に設けられ、
   冷却材の熱交換を行なう中間熱交換器と、冷却材を循環
   させる循環ポンプとを配設したループ型高速増殖炉にお
   いて、上記原子炉容器内の冷却材液面部に波立防止板を
   配設し、上記波立防止板は冷却材液面下部に水平に配設
   され、冷却材の流通孔を穿設した緩衝板と、上記流通孔
   に対向して設けられ、流通孔から垂直上方に流出する冷
   却材の流れ方向を水平方向に偏向させる偏向板とから構
   成したことを特徴とするループ型高速増殖炉。