JPH0138277B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 この発明は、ほぼ垂直に配置され、互に結合さ
れた反射体用のブロツクで形成され、ガス冷却形
原子炉に使用する球形燃料要素の堆積を内部に収
容する中空シリンダ状の側部反射体であつて、 上記球形燃料要素の堆積物に向いた側部反射体
の内壁面に凹所が設けられ、上記側部反射体の下
部領域は、該下部領域から延出する下部反射体に
よつて密閉され、複数個の支持部材によつて原子
炉の熱遮蔽体及びライナの少くとも一方に支持さ
れている。ガス冷却形原子炉の側部反射体に関す
る。

球形燃料要素を使用する原子炉では、黒鉛から
なる構造体は多くの課題を解決できるものでなけ
ればならない。たとえば、通常の黒鉛減速原子炉
の場合に使用する中性子減速用の黒鉛構造体とは
異なる課題を満たさねばならない。すなわち、球
形燃料要素を使用する原子炉では、黒鉛構造体は
炉心で生じた高温ガスを通すとともに、原子炉に
設けられた鉄製構造部を中性子及びγ線から保護
する反射体として働かねばならない。又当該黒鉛
構造体は球形燃料要素を上方から受け入れ、かつ
下方に排出できるものでなくてはならない。この
ような種々の課題を満足させるために、黒鉛構造
体は機械的にも機能的にも安定した状態に形成さ
れねばならず、そのために構造体材料の選択（黒
鉛、ベリリウム）及び構造設計は慎重に行なわれ
なければならない。しかし、このような選択を行
なつても、なお球形燃料要素に固有な問題が残
る。その問題は、球形燃料要素が炉心内を通過す
る際の流れ状態に関する問題である。この問題に
関してすでに明らかにされていることは、球形燃
料要素の堆積を収容するほぼ円柱状の内部空間を
有する原子炉の場合、その堆積の周縁部の球形燃
料要素の下方移動に対して、該堆積を収容する反
射体の内壁面からきわめて強いブレーキ力がかか
ることである。従つて、球形燃料要素の堆積の内
部と外周部を通過する燃料要素が不均一に燃焼す
る結果となる。これは原子炉の性能上好ましくな
い。この問題について調査した結果判明したこと
は、炉心上部から供給され炉心内で堆積を形成
し、炉心下部から排出される球形燃料要素の堆積
に於ての下方移動は、堆積の周縁部が接する反射
体の内壁面が凹凸なしの平滑な面である場合に
は、ほぼ一定の経路を流れるほぼ規則的な状態の
下に行なわれ、球形燃料要素の下降速度は堆積の
内部では速く、反射体の内壁面に接する所では上
記ブレーキ作用によつて遅く、該ブレーキ作用の
影響は堆積の内部に向かつて約４〜５番目の球形
燃料要素に迄およぶ。

このような球形燃料要素の移動状態は、粘性を
有する流体が、パイプの中を層流をなして流れる
場合と類似している。周知のようにこの場合にも
パイプの内壁に沿つて流れる流れは遅く、その影
響はパイプ内壁に近い流れの層に及んでいる。こ
のような流体の流れに於て、たとえばパイプ内を
流れる流速を増加させれば、レイノルズ数の変化
が生じ、よつて流れは乱流に転じ、パイプ内を流
れる流体の流速の場所による相違は少くなり、流
速の一様性が増加する。

以上のように炉心を通過する球形燃料要素の下
降速度が堆積の周縁部で遅くなるのは、反射体の
内壁面との摩擦を受けつつほぼ規則的な移動経路
を経て流れるためであることが分つた。

上記のような研究の結果を利用した改良案が、
西ドイツ特許公開第2354540号公報に開示された。
ここに公開された発明では、側部反射体を形成す
るブロツクの炉心に向いた面にくぼみ、たとえば
船形のくぼみを設けることが開示されている。こ
のくぼみは側部反射体の内壁面に凹凸を形成して
該内壁面に沿つて下降する球形燃料要素を炉心の
半径方向に移動させることによつて、前述の規則
的な流れを乱し、側部反射体の内壁面が球形燃料
要素に印加するブレーキ作用を減少させ、球形燃
料要素の下降速度を堆積の内部及び周縁部のいず
れに於てもほぼ一様に形成したのである。この方
法は有効であるがなお次のような欠点を有してい
る。それはこの構成では、従来くぼみ加工をされ
なかつた側部反射体のブロツクの先端の面に、従
来は無いくぼみを加工するという余分の加工を施
さねばはらず、加工に時間を要し、コスト高とな
ることである。

本発明の目的は、側部反射体の表面に、機械加
工を使用せずに凹凸を形成した側部反射体を提供
することにある。

上記目的を達成するために、この発明の側部反
射体は次のように形成されている。

すなわち上記側部反射体の内壁面に設けられた
凹部と凸部は炉心の中心線から種々異なる距離に
あるように配設された多くの内側ブロツクを具備
して形成されていること、 上記内側ブロツクと上記中心線との距離の相違
は球形燃料要素の直径の約1/4乃至1/2の範囲、好
ましくは約1/3であり、側部反射体の内壁面には、
上記距離の相違による凹凸が形成されているこ
と、 側部反射体の中心線に向かう凸部を形成する内
側ブロツク先端の稜部には削り落し加工が施され
ていること、 である。

上記構成を有する側部反射体では、該側部反射
体の内壁面に沿つて下降する球形燃料要素は、側
部反射体ブロツクの積重ねによつて生じた凹凸の
ために、下降中に炉心半径方向従つて水平方向に
も動かされる。この場合使用する燃料要素は球形
であり、上下左右に密に積重ねられているので、
側部反射体の内壁面に接して下降する球形燃料要
素が水平に移動すると、燐接する球形燃料要素は
上下方向に移動し、初めに水平に移動した球形燃
料要素も隣接する球形燃料要素の表面に沿つて斜
め下方に移動する事になる。このような動作は側
部反射体の隣接領域の上下方向及び水平方向に順
次及ぶ。従つて側部反射体の内壁面に凹凸が存在
しない場合と比較すれば、流れの規則性が著しく
減少し、炉心内を下降する球形燃料要素速度の一
様性は大きく改善される。

この発明の側部反射体を形成する反射体ブロツ
クの先端の面には、前記従来例の西ドイツ特許公
開第2354540号公報に開示されたようなくぼみを
加工する必要が無いので、該従来例に比べて複雑
な機械加工の必要が無く、部材の加工も組立ても
簡単なものとなる。

上記説明からわかるように、炉心内に突出する
側部反射体のブロツクの先端には、球形燃料要素
が次々に突き当たるので上記反射体のブロツクに
過大な力が印加されぬように、又球形燃料要素が
傷つくのを防止するように、該先端の稜部には丸
め加工、又は45゜の面取り加工が行なわれる。こ
の加工も機械加工によつて行なわれるが、この加
工はブロツクの稜を削り落す加工であるので、前
記西ドイツ国の発明に開示された、ブロツクの先
端面にくぼみを形成する機械加工に比べて、加工
が非常に簡単かつ容易であり、加工に要する費用
も少くてすむ。

以下、本発明の実施例を図面に従つて説明す
る。ただし図面を解りやすくするため、断面を示
す斜線は省略してある。

第１図に示された原子炉の反射体全体１は、側
部反射体２、天井部反射体３及び床部反射体４を
有するとともにシリンダ状の炉心５を取囲んでい
る。反射体に囲まれた内部空間には球形燃料要素
６の堆積が収容される。側部反射体２は、シリン
ダ状の内側反射体８とこれを取囲むシリンダ状の
外側反射体９よりなる。内側反射体８は上下方向
に積重された複数の内側ブロツク７及び７ａから
なり、これら内側ブロツクの高さ、すなわち上下
方向の長さは250mmに形成されている。又外側反
射体９は、同様に上下に柱状に積重された多数の
外側ブロツク１０から成る。外側反射体９を構成
する外側ブロツク１０は複数の支持ボルト（図示
せず）を有し、これらボルトを介して水平方向の
力が熱しやへい（図示せず）に伝達される。従つ
て、側部反射体２は、その個有の重量と球形燃料
要素の堆積内に吸収棒が直接挿入された際に堆積
物を介して与えられる力を自分だけで受けとめる
必要はない。

又床部反射体４は炉心５の底部が内側に向つて
30度の角度で下に傾く形成され、中心部には巾
800mmの球形燃料要素排出管１５が設けられてい
る。この排出管は規則的に配列された複数個の六
角柱から形成され、それら六角柱には軸方向に沿
つて冷却ガス流通用の孔が設けられている。

第２図及び第３図には、内側ブロツク７及び７
ａの横断面がそれぞれ示されている。この発明の
側部反射体２のシリンダ状の内側反射体８は７及
び７ａで示された２種類の内側ブロツクを図の上
下方向及び円周方向に積重ねて形成される。上記
積重ねは内側ブロツク７と７ａを交互に積重ねる
ようにして行なわれる。内側ブロツク７と７ａの
両側面は傾斜して製作され、上述のように円周方
向に交互に密着配置が可能である。上記両側面に
はキー溝２２が形成され、内側ブロツク７と７ａ
を密着配置した後、該キー溝にキー１１（図を簡
単にするために１ヶ所についてのみ示されてい
る）が挿入される。このキー１１の作用により内
側ブロツク７と７ａの相対位置は正しく確保され
る。第１図の１２は上記キー溝が上下にほぼ一直
線に並んで形成された長いキー溝を示している。
第２図と第３図の２０は上下に積重なつた黒鉛ブ
ロツクの相対位置関係を所定のものに定めるため
のプラグ（図示せず）を差し込む孔であり、２１
は原子炉の動作を停止するための遮断用吸収棒
（図示せず）を挿入するための孔である。第１図
の長孔１３は上記孔２１が上下に長くつながつ
て、遮断用吸収棒を深く挿入できる長い孔が形成
された所を示す。内側ブロツク７と７ａを孔２０
と孔２１を上下に積重ね第１図のように配置する
と、炉心５の中心線１４に向かうそれぞれの先端
面と上記中心線１４との間隔は、相違する間隔d₁
及びd₂となる。すなわち内側ブロツク７の先端面
の方がブロツク７ａよりも中心線１４の方に約20
乃至25mm長く突出するようになつている。後に説
明する第４図の内側ブロツク７に斜線を施したの
は、図の手前に突出する黒鉛ブロツクの先端面を
明示するためである。

第４図には第１図の右上方ので示された部分
を炉心側から見た図である。図に示すように、内
側ブロツク７と７ａは、垂直方向（すなわち図の
上下方向）にも円周方向（すなわち図の左右方
向）にも交互に並んだいわゆる市松模様式に配置
されている。従つて内側反射体８の内壁面２３に
沿つて降下する球形燃料要素６は、第４図の45゜
の斜め方向に移動する場合以外はすべての方向に
於て、内側ブロツク７と７ａの先端で形成された
凸部と凹部との作用により、降下しつつ中心軸１
４方向及びその反対方向に移動することとなる。
従つて既に、説明したように側部反射体２の内壁
面２３によつて下降する球形燃料要素６が受ける
ブレーキ力は低下し、炉心５内を通過する球形燃
料要素６の速度の一様性は著しく改善される。第
５図は第４図のＡ−Ａ線断面を左方から見た図で
あり、図の上下及び左右に交互に積重された内側
ブロツク７と７ａの先端部分のみが示されてい
る。内側ブロツク７の先端が内側ブロツク７ａの
先端に比べて突出している所を明示している。第
３図及び第５図に示すように、内側ブロツク７の
先端の稜はほぼ45゜の傾斜面で面取りされている。
これは球形燃料要素６が内側ブロツク７の突出す
る先端に衝突して過大な荷重を加えたり、該燃料
要素自身がそのために損傷しないようにするため
である。上述の45゜傾斜の面取りは、所望により
丸め加工に変更してもよい。

上記したように形成された本発明の側部反射体
を使用すれば、その表面に形成された凹凸によ
り、側部反射体に沿つて下降する球形燃料要素の
流れが規則的配列となることは阻止されるので、
炉心内を下降する球形燃料要素の速度の一様性を
高くすることができる。しかもこのような機能を
発揮する側部反射体の表面は、むずかしい加工を
必要とすることなく比較的容易に低コストで形成
することができるのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の側部反射体を備えた原子炉炉
心の縦断面図、第２図は内側ブロツクの平面図、
第３図は他の内側ブロツクの平面図、第４図は側
部反射体内壁面の部分図、第５図は第４図のＡ−
Ａ線断面図である。 ２……側部反射体、５……炉心、７，７ａ……
内側ブロツク、１４……中心線、２３……内壁
面。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ほぼ垂直に配置され、互に結合された反射体
   用のブロツクで形成され、ガス冷却形原子炉に使
   用する球形燃料要素の堆積を内部に収容する中空
   シリンダ状の側部反射体であつて、 上記球形燃料要素の堆積に向いた側部反射体の
   内壁面に凹凸が設けられ、上記側部反射体の下部
   領域は、該下部領域から延出する床部反射体によ
   つて密閉され、複数個の支持部材によつて原子炉
   の熱遮蔽体及びライナの少くとも一方に支持され
   る、ガス冷却形原子炉の側部反射体に於て、 上記側部反射体２の内壁面２３に設けられた凹
   部と凸部は炉心５の中心線１４から種々異なる距
   離にあるように配設された多くの内側ブロツク
   ７，７ａを具備して形成されていること、 上記内側ブロツク７，７ａと中心線１４との距
   離の相違は、球形燃料要素６の直径の約1/4乃至
   １／２の範囲、好ましくは約1/3であり、側部反射体
   ２の内壁面２３には、上記距離の相違による凹凸
   が形成されること、 側部反射体２の中心線１４に向かう凸部を形成
   する内側ブロツク７の先端の稜部には削り落し加
   工が施されていること、 を特徴とするガス冷却形原子炉の側部反射体。 ２ 上記削り落し加工は、稜部に対する丸め加工
   であること、 を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の側
   部反射体。 ３ 上記削り落し加工は、稜部に対する45゜の角
   度の面取り加工であること、 を特徴とする特許請求の範囲第１項に記載の側
   部反射体。