JPH01311298A - 高速増殖炉の予熱装置 - 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］ （産業上の利用分野） 本発明は液体金属ナトリウム等の液体金属を冷却材とす
る液体金属冷却型高速増殖炉の予熱装置に関する。

（従来の技術） 液体金属冷却型高速増殖炉は、炉心を通過する液体ナト
リウム等の一次冷却材を中間熱交換器に導入して液体ナ
トリウム等の二次冷却材と熱交換させ、これによって加
熱された二次冷却材を蒸気発生器に導いて水と熱交換さ
せ、発生した蒸気でタービンを駆動するよう構成されて
いる。

第３図は上記高速増殖炉における二次冷却系の構成例を
示す。

同図において、炉心部（図示せず）にて加熱された一次
冷却材は中間熱交換器１で二次冷却材と熱交換され、こ
れによって加熱された二次冷却材は配管２を通って過熱
器３に送られ、蒸気を過熱する。

過熱器３を通過した二次冷却材は配管４を通って蒸発器
５へ送られ、水を加熱して蒸気を発生させる。

なお、過熱器３と蒸発器５の内側には二次冷却材の自由
液面が形成されており、その上にはカバーガスが１〜２
ｋｇ／ｃ−の圧力で封入されている。

蒸発器５を通過した二次冷却材は配管６を通って循環ポ
ンプ７に送られ、この循環ポンプがら配管８を通って中
間熱交換器１に戻されるように構成されている。なお、
９は二次冷却材を貯溜するタンクである。

上記一連の管路の内、配管６からは配管１ｏが分岐接続
され、タンク９内に連通している。この配管１０の途中
には、止め弁１１および電磁ポンプ１２が設けられてお
り、止め弁１１を開弁して電磁ポンプ１２を作動させる
ことにより、タンク９から二次冷却材を二次冷却系へ汲
み上げることができる。

また、上記循環ポンプ７の近傍にはオーバーフローコラ
ム１３が設けられており、このオーバーフローコラムは
オーバーフロー管１４を介して循環ポンプ７の吐出側に
接続されている。

循環ポンプ７の上部には、その内部からの漏れにより常
時少量の冷却材（吐出流量の数％）が流れるが、この漏
洩冷却材はオーバーフロー管１４を通してオーバーフロ
ーコラム１３に送られ、更に配管１５を介して循環ポン
プ７人口の配管６に戻る。

また、オーバーフローコラム１３内および蒸発器５内に
もオーバーフロー管１６．１７が設置され、これらのオ
ーバーフロー管１６．１７の他端はタンク９に連通して
いる。オーバーフローコラム１３および蒸発器５内の二
次冷却材の液位が所定液位以上となった場合には、余分
の二次冷却材はオーバーフロー管１６．１７を通ってタ
ンク９内に排出され、過熱器３、蒸発器５、オーバーフ
ローコラム１３および循環ポンプ７内の二次冷却材の液
位が常時、所定のレベルに維持される。

このような構成の二次冷却系には、タービン等の負荷側
がトリップした場合および燃料交換時や通常停止時の崩
壊熱除去に備えて空気冷却器１８が設けられている。ま
た過熱器３の上流側の配管２には開閉弁１９が設けられ
、この開閉弁１９の上流側と空気冷却器１８の流入側の
間には流入側バイパス管２０が分岐接続されている。

蒸発器５の下流側の配管６には開閉弁２１が設けられ、
この開閉弁の下流側と空気冷却器１８の流出側の間には
流出側バイパス管２２が分岐接続されている。また、こ
の流出側バイパス管２２の途中には開閉弁２３が設けら
れている。

タービン等の負荷側がトリップした場合には、開閉弁１
９．２１を閉弁するとともに開閉弁２３を開弁し、流入
側バイパス管２０および流出側バイパス管２２を通して
空気冷却器１８に、過熱器３および蒸発器５をバイパス
して、二次冷却材を流通させる。空気冷却器１８では伝
熱管２４を介して二次冷却材と空気の熱交換がおこなわ
れ、炉心で発生した熱を排熱する。

この様に構成された高速炉の二次冷却系において、系統
運転時には系統の温度変化に伴う冷却材の体積変化に対
して系統の液面を保持するため、電磁ポンプ１２により
タンク９から常時汲み上げを行い、余った冷却材はオー
バーフロー管１６あるいは１７を介してタンク９にオー
バーフローさせる。

この際、プラントの通常運転時においては、オーバーフ
ローコラム１３の液位は蒸発器５の液位に比べて蒸発器
５、配管６および弁２１の圧力損失分だけ低く保持され
るため、前記オーバーフローは蒸発器５のオーバーフロ
ー管１７によって行われる。

一方、タービン等の負荷側がトリップし、空気冷却器１
８で除熱運転を行う場合には、開閉弁１９．２１が閉弁
し、蒸発器５は隔離されるため、前記オーバーフローは
オーバーフローコラム１３のオーバーフロー管１６側に
切替わる。

ところで、高速増殖炉において冷却材として使用される
液体金属（通常はナトリウム）は常温では固体であり、
従って前記二次冷却系の全ての構成機器には、第４図に
オーバーフロー管１６について例示するような予熱装置
が設置されており、冷却材の受入れ時、原子炉停止時等
の系統低温停正時には、予熱ヒータにより冷却材の融点
以上の温度になるよう指定された温度（通常は約２００
℃）に制御する。

すなわち、機器や配管に温度検出器２５および予熱ヒー
タ２６を取付け、これらを予熱制御御装置２７に接続し
て、機器、配管の予熱を行う。

次に、予熱制御御装置の作動を第５図によって説明する
。同図において、予め与えられた予熱温度設定値ＳＶ（
通常は２００℃前後の固定値）と、温度検出器２５から
の温度検出信号ｐｖとを比較し、温度検出信号Ｐｖが設
定値ＳＶに達していなければヒータ電源ＯＮ信号を出し
、達していればヒータ電源ＯＦＦ信号を出す。

従って、プラントの通常運転時に高温の冷却材が流れて
いる配管や機器はヒータ電源を自動的に切られているが
、オーバーフロー管１６のようにプラントの通常運転時
に冷却材が流入しない配管は予熱状態（約２００℃）に
保持されることになる。

（発明が解決しようとする課題） ところで、高速増殖炉の二次冷却材の温度はプラント出
力運転時の高温側（中間熱交換器１〜過熱器３）で約５
００℃となり、低温側（蒸発器５〜中間熱交換器１）で
約３００〜３５０℃程度となる。

従って、プラントが定格出力運転状態でトリップし、オ
ーバーフローラインがオーバーフロー管１７から１６に
切替わった場合、オーバーフロー管１６には予熱保持状
態（約２００℃）のところに約３００〜３５０℃のナト
リウムが流入することになり、厳しいホットショックを
受ける。

これは、予熱温度のバラツキ（通常±３０℃程度）を考
えあわせると、厳しい部位では温度差として瞬時に２０
０℃近いホットショックを受けることになり、配管や弁
に大きな熱応力が発生し、そのラインの構造健全性を損
なう危険性がある。

一方、この危険性を避けるために予熱制御温度を約２０
０℃から約３０（１〜３５０℃に上げることも考えられ
るが、その場合は、冷却材受入れ時や燃料交換時等の通
常停止時の空気冷却器運転の際、逆にコールドショック
を受け、同様に熱応力上の問題が発生するので好ましく
ない。

本発明は、背景技術における上述のごとき課題を解決す
るためになされたもので、いかなる状態からオーバーフ
ローが開始された場合でも、オーバーフロー管や弁に過
大な熱衝撃を与えることのない予熱装置を提供すること
を目的とするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明の高速増殖炉の予熱装置は、液体冷却材を収納し
た容器、例えばオーバーフローコラムと、この容器内の
液位が一定レベル以上に上昇しないよう前記液体冷却材
を間欠的にオーバーフローさせるオーバーフロー管と、
オーバーフローした液体冷却材を受入れるタンクと、前
記オーバーフロー管に取付けた予熱ヒータおよび温度検
出器と、この温度検出器からの信号に基づいて前記予熱
ヒータの温度を制御する予熱制御御装置とを備えた高速
増殖炉の予熱装置において、前記オーバーフロー管の予
熱時の温度がその上流側の容器の温度とほぼ同じになる
よう、前記予熱制御御装置の予熱温度設定値を前記容器
の温度に応じて変化させることにより前記予熱ヒータの
温度を制御するよう構成したことを特徴とするものであ
る。

（作用） 上述のように、本発明においては、オーバーフロー源と
なる容器の温度を検出し、その温度を目標値としてオー
バーフロー配管や弁の予熱制御を行うようにしたので、
いかなる状態からオーバーフローを開始してもオーバー
フロー配管や弁への熱衝撃を防止することができる。

（実施例） 以下、図面を参照しながら本発明の実施例について説明
する。なお本発明が適用される高速増殖炉の二次冷却系
の構成は第３図と同じである。

また、第１図には、第４図におけると同一の部分に同一
の符号を付しである。

第１図において、オーバーフロー管１６に温度検出器２
５および予熱ヒータ２６を取付け、これらを予熱制御御
装置２７に接続するとともに、オーバーフロー管１６の
オーバーフロー源となるオーバーフローコラム１３にも
温度検出器２８を取付けてあり、この温度検出器の信号
もオーバーフローライン１６の予熱制御御装置２７に入
力される。

第２図は予熱制御御装置２７の中に組込まれているロジ
ックを示す。すなわち予熱制御設定値Ｓｖとしては、温
度検出器２８によって検出されたオーバーフローコラム
１３の実際の温度を使用し、これとオーバーフロー管温
度検出信号Ｐｖとを比較し、両者が同一となるよう予熱
制御対象となる部分のヒーター源をＯＮ、ＯＦＦする。

従って、プラント全体が予熱状態でオーバーフローコラ
ム１３の温度が予熱状態（約２００℃）の時は、オーバ
ーフロー管１６の温度も約２００℃に保持され、一方、
プラントが起動し、オーバーフローコラム１３が約３０
０〜３５０℃の運転状態になった時は、オーバーフロー
管１６も予熱ヒータ２６により約３００〜３５０℃に保
持される。

これにより、プラントがトリップし、オーバーフローラ
インがオーバーフロー管１７から１６に切替わった場合
においても、オーバーフロー管１６には配管温度とほぼ
同一温度のナトリウムが流入するため、オーバーフロー
管１６に大きな熱過渡応力を発生させることはない。

なお、オーバーフローコラム１３の温度検出器２８は新
規に設置することは必ずしも必要ではなく、オーバーフ
ローコラム１３の予熱用として設置される温度検出器の
信号を分岐して流用するようにしてもよい。

［発明の効果コ 以上述べたように本発明の予熱装置によれば、冷却材が
間欠的に流入する流路であっても、冷却材温度と配管温
度との差によって過大な過渡応力を生ずることがなく、
配管の構造健全性の維持に寄与し、ひいてはプラントの
信頼性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明装置の実施例を示す系統図、第２図は本
発明における予熱制御御装置のロジックを例示する説明
図、第３図は本発明が適用される高速増殖炉の二次冷却
系の構成例を示す系統図、第４図は従来の予熱装置を例
示する系統図、第５図は従来の予熱制御御装置のロジッ
クを示す説明図である。 １・・・・・・・・・中間熱交換器 ３・・・・・・・・・過熱器 ５・・・・・・・・・蒸発器 ７・・・・・・・・・循環ポンプ ９・・・・・・・・・タンク １１・・・・・・・・・止め弁 １２・・・・・・・・・電磁ポンプ １３・・・・・・・・・オーバーフローコラム１４．１
６．１７・・・オーバーフロー管１８・・・・・・・・
・空気冷却器 ２４・・・・・・・・・伝熱管 ２５．２８・・・・・・・・・温度検出器２６・・・・
・・・・・予熱ヒータ ２７・・・・・・・・・予熱制御御装置代理人　弁理士
　則　近　憲　佑 同　　　　第子丸　　健 ニー；；、　１　二；＝］

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 液体冷却材を収納した容器と、この容器内の液位が一定
   レベル以上に上昇しないよう前記液体冷却材を間欠的に
   オーバーフローさせるオーバーフロー管と、オーバーフ
   ローした液体冷却材を受入れるタンクと、前記オーバー
   フロー管に取付けた予熱ヒータおよび温度検出器と、こ
   の温度検出器からの信号に基づいて前記予熱ヒータの温
   度を制御する予熱制御御装置とを備えた高速増殖炉の予
   熱装置において、前記オーバーフロー管の予熱時の温度
   がその上流側の容器の温度とほぼ同じになるよう、前記
   予熱制御装置の予熱温度設定値を前記容器の温度に応じ
   て変化させることにより前記予熱ヒータの温度を制御す
   るよう構成したことを特徴とする高速増殖炉の予熱装置
   。