JPH0128919B2

JPH0128919B2 -

Info

Publication number: JPH0128919B2
Application number: JP56071684A
Authority: JP
Inventors: Keiji Yamada
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1981-05-13
Filing date: 1981-05-13
Publication date: 1989-06-06
Also published as: JPS57186192A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は冷却材に液体金属を使用する液体金属
冷却形高速増殖炉に関する。

一般に高速増殖炉は液体ナトリウム等の液体金
属を冷却材に使用するが、このような液体金属は
熱伝達能力がきわめて大きく、原子炉容器に大き
な熱応力が発生する。特に冷却材の液面近傍の原
子炉容器壁は液面下の部分と液面上の部分とで大
きな温度差を生じ、過大な熱応力が発生して原子
炉容器の健全性を損なう不具合があつた。このよ
うな不具合を防止するため原子炉容器内に供給さ
れる低温の冷却材の一部を原子炉容器の内面に沿
つて流通させ、この原子炉容器を低温に維持して
熱応力の軽減を図ることもなされている。また、
炉心の上方を囲繞して遮熱壁を設け、炉心から流
出した高温の冷却材が原子炉容器壁に直接接触す
るのを防止することもなされている。しかし、こ
のようなものはその効果が充分でなく、また原子
炉容器内の構造が複雑となり、さらに原子炉容器
が大形化する不具合があつた。また、原子炉は停
止後にも崩壊熱により炉心から全出力の数％の出
力がある。このため、従来はこの崩壊熱を除去す
るための補助冷却系が設けられているが、この補
助冷却系の冷却器を原子炉容器内に配置するため
に原子炉容器が大形化する不具合があつた。

本発明は以上の事情にもとづいてなされたもの
で、その目的とするところは原子炉容器を低温に
維持し、その熱応力を軽減するとともに原子炉停
止時の崩壊熱も除去できる冷却系を備え、しかも
原子炉容器を小形化することができる液体金属冷
却形高速増殖炉を得ることにある。

以下本発明を図面に示す一実施例にしたがつて
説明する。図中１は原子炉容器であつて、この原
子炉容器１内には炉心槽２が収容されている。そ
して、この炉心槽２内には炉心３が収容されてい
る。また、４は流入管であつて、この流入管４を
介して低温の冷却材が炉心槽２内下部に供給され
るように構成されている、そして、この低温の冷
却材は炉心３を上方に流れて加熱され、高温とな
つた冷却材は原子炉容器１内上部に流れて流出管
５から流出するように構成されている。そして、
この流出管５から流出した高温の冷却材は中間熱
交換器（図示せず）で二次冷却材と熱交換され、
低温となつた冷却材はふたたび流入管４を介して
炉心槽２内下部に流入するように構成されてい
る。また、この炉心３の上方を囲繞して遮熱壁６
が設けられている。この遮熱壁６は筒状をなすも
のであつて、原子炉容器１内面との間には間隙が
形成されている。また、この原子炉容器１の上端
は遮蔽プラグ７によつて閉塞されている。この遮
蔽プラグ７は固定プラグ７ａ、大回転プラグ７ｂ
および小回転プラグ７ｃとから構成され、小回転
プラグ７ｃには炉心上部機構８が取付けられてい
る。そして、この原子炉容器１の上部内面に沿つ
て冷却管９が設けられている。この冷却管９はた
とえば原子炉容器１の内面に沿つて螺旋状に配置
されており、冷却材の液面近傍からこの原子炉容
器１の略中央部にわたつて設けられている。な
お、この冷却管９の下部は原子炉容器１の内面と
遮熱壁６の外周との間の間隙内に配置されてい
る。そして、この冷却管９は原子炉容器１の内面
に近接して設けられた外側冷却管９ａとこの外側
冷却管９ａの内側すなわち原子炉容器１の中心側
に設けられた内側冷却管９ｂとから構成されてい
る。そして、これら外側冷却管９ａと内側冷却管
９ｂの下端部は互に連通されている。そして、こ
れら外側冷却管９ａおよび内側冷却管９ｂの上端
は冷却機構１０に接続されており、この冷却機構
１０からは外側冷却管９ａおよび内側冷却管９ｂ
に冷却用冷媒が供給され、冷却をなすように構成
されている。そして、この冷却機構１０は以下に
示す如く構成されている。すなわち、１１は空気
冷却器であつて、連通管１２ａ，１２ｂを介して
外側冷却管９ａおよび内側冷却管９ｂに接続され
ている。そして、ポンプ１３によつてこの空気冷
却器１１を通して冷媒が循環され、この冷媒は外
側冷却管９ａおよび内側冷却管９ｂを通過する際
にこれらの周囲を冷却し、高温となつた冷媒は空
気冷却器１１で冷却されて低温となり、ふたたび
外側冷却管９ａおよび内側冷却管９ｂに送られる
ように構成されている。なお、１４はこの空気冷
却器１１に冷却風を供給するブロア、１５は冷却
風量を調節するダンパである。そして、上記連通
管１２ａ，１２ｂの途中は切換管１６ａ，１６ｂ
によつて互に連通されている。そして、これら連
通管１２ａ，１２ｂおよび切換管１６ａ，１６ｂ
の途中には切換用開閉弁１７，１８，１９，２
０，２１（１９および２１はバイパス弁として機
能する）が設けられており、これら切換用開閉弁
１７，１８，１９，２０，２１を選択的に開閉制
御することにより冷媒の流通方向を変換し、外側
冷却管９ａ、内側冷却管９ｂの順序あるいは内側
冷却管９ｂ、外側冷却管９ａの順序で冷媒を流す
ことができるように構成されている。また、上記
炉心槽２内下部には循環用導入管２２が連通して
おり、この循環用導入管２２の先端部はこの炉心
槽２の外周と原子炉容器１内面との間の間隙に開
放されている。そして、この循環用導入管２２の
先端部には炉心槽２内に向う流れのみを許容する
逆止弁機構２３が設けられている。そして、この
逆止弁機構２３は原子炉容器１外から操作機構２
４によつて開放することができるように構成され
ている。

以上の如く構成された本発明の一実施例は、原
子炉運転中には第２図に示す如く冷却機構１０の
切換用開閉弁１７，１８，１９，２０，２１のう
ち切換用開閉弁１８，２０を閉弁するとともに残
りの切換用開閉弁１７，１９，２１を開弁して冷
媒を外側冷却管９ａ、内側冷却管９ｂの順で流
す。そして、これら外側冷却管９ａおよび内側冷
却管９ｂ内を流通する冷媒によつてこれら外側冷
却管９ａおよび内側冷却管９ｂの周囲が冷却され
る。したがつて原子炉容器１の壁は充分な低温に
維持され、熱応力は大幅に低減する。なお、この
場合には冷媒は先に外側冷却管９ａに送られるの
でこの外側冷却管９ａの近傍の原子炉容器１の壁
が充分に冷却され、この外側冷却管９ａを流れて
温度が上昇した冷媒は次に内側冷却管９ｂに流通
され、冷却材により多く曝される内側冷却管９ｂ
にはある程度温度の上昇した冷媒が流されるので
冷却材を不必要に冷却することはなく、この原子
炉の熱効率を低下させることはほとんどない。ま
た、原子炉を停止したのち炉心３の崩壊熱を除去
する場合には第３図に示す如く切換用開閉弁１
９，２１を閉弁するとともに他の切換用開閉弁１
７，１８，２０を開弁し、冷媒を内側冷却管９ｂ
から外側冷却管９ａへの順で流すとともに操作機
構２４により逆止弁機構２３を開弁する。したが
つて残留熱により加熱されて炉心３から原子炉容
器１内上部に流出した高温の冷却材はこれらの内
側冷却管９ｂおよび外側冷却管９ａに接触して冷
却され、原子炉容器１内面に沿つて下降し、遮熱
壁６と原子炉容器１の内面との間の間隙を通り、
逆止弁機構２３、循環用導入管２２を通つて炉心
槽２内下部に流入する。そして、この低温の冷却
材は熱対流により炉心３を通つて加熱されて原子
炉容器１内上部に流出し、上記の径路を循環して
炉心３で発生する崩壊熱を除去する。そして、こ
の場合冷媒は冷却材により多く曝される内側冷却
管９ｂに先に供給されるので冷却材を効率よく冷
却し、炉心３の崩壊熱を効率的に除去する。な
お、この場合には内側冷却管を通つて温度が上昇
した冷媒が外側冷却管９ａを通るので原子炉容器
１の壁の冷却効率が低下するが、原子炉停止時に
は冷却材の温度が低いので原子炉容器１の冷却効
率が低下してもこの原子炉容器１の温度を充分低
い温度に維持できるものである。

なお、本発明は上記の一実施例には限定されな
い。

たとえば原子炉停止時における冷却材の循環径
路は必らずしせ上記一実施例のものには限定され
ない。

また、冷却管は必らずしも螺旋状に配設する必
要はなく、蛇行状その他要は原子炉容器の内面に
沿つて配設されていればよい。

さらに冷却機構の構成も必らずしも上記のもの
には限定されない。

上述の如く本発明は原子炉容器の内面に沿つて
配置された外側冷却管と、この外側冷却管の内側
に配置され下端部にて上記外側冷却管に連通され
た内側冷却管と、上記外側冷却管と原子炉容器の
外に配置された冷却器の流入側又は流出側のいず
れか一方との間を連通し冷媒が流通する第１の連
通管と、上記内側冷却管と上記冷却器の他方との
間を連通し上記冷媒が流通する第２の連通管と、
上記第１の連通管に介挿された第１の切換用開閉
弁と、上記第２の連通管に介挿された第２の切換
用開閉弁と、上記第１の切換用開閉弁と外側冷却
管との間の第１の連通管と上記第２の切換用開閉
弁と冷却器との間の第２の連通管とを連通する第
１の切換管と、上記第２の切換用開閉弁と内側冷
却管との間の第２の連通管と上記第１の切換用開
閉弁と冷却器との間の第１の連通管とを連通する
第２の切換管と、上記第１の切換管に介挿された
第１のバイパス弁と、上記第２の切換管に介挿さ
れた第２のバイパス弁とを具備したことを特徴と
するものである。したがつて原子炉運転中には原
子炉容器内面近傍を冷却して原子炉容器を充分な
低温に維持し、熱応力を軽減して原子炉容器の健
全性を維持し、また原子炉停止時には冷却材を冷
却して炉心で発生する崩壊熱を除去する。したが
つて原子炉容器内にはこの冷却管を設けるだけで
原子炉容器の低温維持と崩壊熱除去の両作用をな
すことができ、しかもこの冷却管は原子炉容器の
内面に沿つて配置されているので設置に必要なス
ペースが少なく、原子炉容器を小形化することが
できる等その効果は大である。

そして冷却管は外側冷却管および内側冷却管か
ら構成され、原子炉運転中には外側冷却管に先に
冷媒を流通させるようにしているので、外側冷却
管に近接した原子炉容器を効果的に冷却すること
ができるとともに、内側冷却管にはある程度昇温
した冷却材が流通するので、冷却材を不必要に冷
却することもなく原子炉の熱効率を低下させるこ
ともない。また原子炉停止後崩壊熱を除去する場
合には、冷却材により多く曝される内側冷却管に
先に冷却材を流通させるようにしているので、冷
却材を効率良く冷却することができる。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示し、第１図は縦断
面図、第２図および第３図は異なる作動態様にお
ける冷却管と冷却機構の概略構成図である。１……原子炉容器、２……炉心槽、３……炉
心、６……遮熱壁、９……冷却管、９ａ……外側
冷却管、９ｂ……内側冷却管、１０……冷却機
構、２２……循環用導入管、２３……逆止弁機
構。

Claims

【特許請求の範囲】

１原子炉容器の内面に沿つて配置された外側冷
却管と、この外側冷却管の内側に配置され下端部
にて上記外側冷却管に連通された内側冷却管と、
上記外側冷却管と原子炉容器の外に配置された冷
却器の流入側又は流出側のいずれか一方との間を
連通し冷媒が流通する第１の連通管と、上記内側
冷却管と上記冷却器の他方との間を連通し上記冷
媒が流通する第２の連通管と、上記第１の連通管
に介挿された第１の切換用開閉弁と、上記第２の
連通管に介挿された第２の切換用開閉弁と、上記
第１の切換用開閉弁と外側冷却管との間の第１の
連通管と上記第２の切換用開閉弁と冷却器との間
の第２の連通管とを連通する第１の切換管と、上
記第２の切換用開閉弁と内側冷却管との間の第２
の連通管と上記第１の切換用開閉弁と冷却器との
間の第１の連通管とを連通する第２の切換管と、
上記第１の切換管に介挿された第１のバイパス弁
と、上記第２の切換管に介挿された第２のバイパ
ス弁とを具備したことを特徴とする液体金属冷却
形高速増殖炉。