JPH02126193A - 高速炉の炉ブロック - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、自然循環により炉心から残留出力を排泄する
だめの内部円筒容器を具えた高速炉ブロックに関する。

〔従来の技術と発明が解決しようとする課題］容器タイ
プ（ｖｅｓｓｅｌ　ｔｙｐｅ）の高速炉においては、炉
心を冷却するための閉回路を創作するために、低温ヘッ
ダから高温ヘッダを水力学的に隔離する必要があること
が周知である。

最近採用された解決策においては、水力学的隔離構造は
、ポンプ及び中間熱交換器を収容する所定数の浸透体を
具えた複雑な形状を有する、内部容器とも呼ばれる適当
な形状の金属シェルから成る。中間熱交換器は高温ヘッ
ダに殆ど浸けられ、残留出力を排泄するための予備的回
路のナトリウム−ナトリウム熱交換器もまた収容される
。

本発明に従い、円筒形内部容器を採用することにより、
残留出力の排泄のための予備的回路の二次ナトリウム及
び主回路の二次ナトリウムの自然循環の迅速な開始に関
する相当なる利益を有して、残留出力排泄回路の予備的
ナトリウム−ナトリウム熱交換器及び主たる中間熱交換
器を低温ヘッダに浸すことが可能である。

更に、低温ヘッダの容積は明確に大きくなり、これは−
底流体の熱的慣性（ｔｈｅｒｍａｌ　１ｎｅｒｔｉａ）
及び熱能力を相当量増大せしめる。

円筒形内部容器を具えた炉に関して様々の解決策が公知
であるが、中間熱交換器供給システムは一般的に不満足
である。

本発明は、円筒形内部容器で充実される横断ダクトを介
する中間熱交換器の供給を要求し、これは中間熱交換器
自体に備え付けられた特別の供給の鐘（ｂｅｌｌ）に直
結する。

（課題を解決するための手段〕 上記課題を解決するために本発明に係る高速炉の炉ブロ
ックは、一次ナトリウムを収容する容器と、 燃料要素の炉心と、 上記炉心と協働して、上記容器を中央の上部の高温ヘッ
ダと 高温ヘッダの周りであり且つ下方に位置された下部の低
温ヘッダと に分割する水力学的隔離構造としての円筒形内部容器と
、 低温ヘッダ内のナトリウムを燃料要素の炉心の底部に向
けて供給するポンプと、 その−底流体が容器内のナトリウムから成り、その二次
流体が、 ナトリウム−空気熱交換器と 低温ヘッダ内に浸漬された中間熱交換器との適当な手段
により周囲空気に熱を放散する、補助ナトリウム−ナト
リウム熱交換器、 とを有するタイプの、自然循環によって炉心の残留出力
を除去する高速炉の炉ブロックにおいて、交換器の上部
窓を供給する鐘及び環状分配器を創作可能とする中間交
換器の上部部分を被うシェルと、 高温ヘッダとこの分配器とを連結する少なくとも１つの
横断ダクトと、 各横断ダクトと関連シェルとの間に配置された機械的シ
ール要素、 とを有することを構成上の特徴とする。

〔実施例〕

簡潔のため、図面における同等の構成要素は同一の参照
番号を用いることにより示される。第１図を参照すると
、１００は炉の主容器であり、その内部チャンバは、第
１図に示す如く２重壁４ａ。

４ｂであり得る様々の形状の金属シェルから成る水力学
的隔離構造４により、上部高温へラダ２及び下部低温ヘ
ッダ３に分割される。そして、それは」二足主容器１０
０から見分けるようにするために内部容器と呼ばれる。

主容器１００は原子炉の様々の構成要素のための適当な
孔が穿設された天井１０１により上部が閉塞される。特
に、この天井１０１は、中間の熱交換器１が炉の残留出
力を処分するのに役立つために閉鎖時に干渉する、■で
示された一連の適当な中間のナトリウム−ナトリウム熱
交換器のボディ及び一連の適当な予備的な交換器２６に
より穿設される。

第１図に示されたタイプの公知の炉において、内部容器
４　（４ａ、４ｂ）は高温へラダ２内に突出する中空の
円筒形ボディ１０２を有し、その中に中間の熱交換器１
が収容される。中間熱交換器１は高温へラダ２及び低温
ヘッダ３間の水力学的連結を形成しなければならない。

この目的のため、第１図に示された如くの複雑な形状を
有する水力学的隔離構造４により解決において、それら
は高温ヘッダ２に浸漬された上部窓５及び低温ヘッダ３
に浸漬された下部窓６を具えた内部容器にまたがってい
る。

円筒形内部容器７を用いることにより、中間熱交換１は
低温ヘッダ３に完全に浸漬される。従って一次ナトリウ
ムを高温ヘッダ２からそれらに如何に供給するかの問題
がある。第２〜５図に示された如く本発明に従い、高温
ヘッダ２及び中間熱交換器１間の連結は、メカニカルシ
ール１４により交換器内に組み込まれた入力分配器（ｄ
ｉｓｔｒｉｂｕｔｏｒ）　１５に連結され且つ内部円筒
形容器７に溶着された適切な寸法・形状の横断ダクト１
３により創作される。

分配器１５から、ナトリウムは交換器１の上部に設けら
れた供給８！　（ｆｅｅｄｅｒ　ｂｅｌｌ）　１６に流
れ、そこで上部の入力窓５を貫流せしめられる。横断ダ
クト１３、入力分配器１５、及び供給鐘１６は高温ヘッ
ダ２及び低温ヘッダ３間の水力学的隔離構造の延長であ
る。メカニカルシール１４は、その分解及び主容器１９
のプラグ１８を介して取り外すことを可能とするため熱
交換器１に対して出来る限り近接保持されねばならない
。

主容器１００のプラグ及び円筒形内部容器間の差別的な
熱の拡大は、所定に制限され且つ制御された漏出速度を
保証するために充分な接触圧力を決定しながら、メカニ
カルシール上の一次ナトリウムの締結を増大させるよう
に作用する。

中間交換器１は主容器１００のプラグｌＯ１で閉塞され
、一方、横断供給ダクト１３は円筒形内部容器７で閉塞
される。低温組み立て時、すなわち比較的低い温度で全
部の炉ブロックに亘って均等に分配されるとき、中間交
換器１はメカニカルシール１４の内部に面する要素が接
触するように位置決めされ、そして主容器１００のプラ
グｌＯ１に関して取り付けられる。

作動状況下において運転時に、最も密閉されたシーリン
グが必要とされる時に、高温ヘッダ２及び円筒形内部容
器７の温度はプラグｌｏｔの平均温度より高く、これに
より円筒形内部容器７の直径」二の熱拡大はプラグ１０
１の熱拡大より太き（、従って熱交換器自体の組立て直
径上の拡大よりも大きい。

従って、横断供給ダクト１３はメカニカルシール１４の
弾力性要素に対して押圧し、接触圧力は内部に面する要
素上を拡大する。上記弾性要素の適当な堅さを選択する
ことにより所望のシールを得ることができる。

本解決策は、供給鐘１６への取入れシステムが設けられ
た状態（第４，５図）においては勿論のこと、上部チュ
ーブ板を具えた中間交換器８及び伝統的な中間交換器１
（第２．３図）の両者に適用され得るということに留意
されねばならない。

取入れシステムの失敗に共通起因する問題を避けるため
に、同一の所定者による同時期の発明毎の二次的な補助
緊急入力窓２０を具えた交換器が用いられ得る。

本発明に係る工場技術的解決策は、主たる二次回路の存
在を勘定に入れることなく、自然の循環により残留熱を
排泄するのに特に良好に適する。

二次循環について説明するに、一次ボンブ２２は低温ヘ
ッダ３からナトリウムを吸引し、燃料要素の支持格子の
下に位置する収集構造２４に導く適当なダクト２３の中
を強制的に送り込む。ナトリウムは後者の熱出力を引き
出す炉心１２を貫流し、高温ヘッダ２内で収集するため
に流出する。

横断ダクト１３を通ってナトリウムは中間交換器１．８
の入力分配器１５に入り、そこから供給鐘１６に入る。

それは上部入力窓５に向かって搬送される。チューブの
束を軸方向に横断後、二次流体に熱出力が引き渡され、
ナトリウムはポンプ２２によって再度吸引されるために
待機しながら下部窓６を通って入り低温ヘッダ３内で収
集する。

自然の一次循環における改善は、中間交換器１．８が低
温ヘッダ３内に完全に浸漬されるという事実に帰着する
。状態により、交換器１，８内体の内側に包含された高
温一次ナトリウムと低温ヘッダ内のナトリウムとの間の
交換器１，８の外壁２５を介した伝導による実質的な熱
交換が常に存在する。

全ての一次ボンブ２２の同時停止及び主二次回路を構成
する主ヒートシンクの故障を仮定し、起き得る一時的な
現象について考慮する。

第１段階において、ポンプ２２の慣性は、その間に最大
値に到るという事態にもかかわらず全ての崩壊出力を収
集するための充分に高い速度で一次ナトリウムを循環さ
せ続けるために充分である。

ポンプ２２のエネルギが消耗されると、充分な自然の循
環は中間交換器１．８内で発生される動機的出力により
保証される。この出力は、低温ヘッダ３内に浸漬された
、交換器１，８内部に包含された一次ナトリウムの量に
より発生され且つ交換器１．８の外壁２５を介した熱交
換により冷却された水力学的水頭（ｈｙｄｒａｕｌｉｃ
　ｈｅａｄ）に帰結する。

この動機的出力は一次的な現象が開始する１＝０の時か
ら利用でき、そして主二次回路に対する時間ではなく蒸
気発生器（ｓｔｅａｍ　ｇｅｎｅｒａｔｏｒ）の熱的慣
性により、中間交換器ｌ、８内部で発生された付加的な
牽引効果の充分な自然循環を独自に開始維持するに充分
である。

一次構成要素（ポンプ、中間交換器）により貫通せしめ
られた複雑形状の内部容器４を具えた炉ブロックのため
の公知の解決策において、二次回路のためのこの後者の
効果は、例えば出力故障のための一次的な現象に従い到
達された温度が構造又は燃料要素の完全状態に歩み寄る
に充分でないことを証明するために不可避である。

従って、本発明により進められた解決策は安全な作業か
ら二次回路を自由にすることを可能ならしめる。このこ
とは総て炉心から熱を除去することに関する。ここで如
何に収集された残留出力が安全に処理されるかについて
考察する。初期において、炉は熱的に隔離され、炉心か
ら収集された熱は低温ヘッダ内のナトリウムの温度を増
大させざるを得ない。しかしながら、本発明の特徴に基
付き、後者は高い熱的能力を有し、そして初期段階にお
いて、二次回路の代わりにヒートシンクとして作用しな
がら崩壊出力を吸収することが可能である。

しかしながら、このことは、一次回路が直ちに飽和する
ので極めて長く続く。従って、二次の残留出力排泄回路
において迅速な自然循環を開始させることが必要である
。本発明によりカバーされる解決策において、同一の所
有者（イタリア国特許出願第１２４６８　Ａ／８６号１
９８６．　４月２１日出願済、対応日本国出願、特願昭
６２−９５４８０号）による先の発明の態様に従い、残
留出力排泄回路のナトリウム−ナトリウム交換器は低温
ヘッダ内に浸漬される。総ての残留出力排泄回路は低温
ヘッダと同一の温度である。

炉心の熱的隔離に従い、２つのヘッダ（高温及び低温）
の温度は適応し始める。特に、低温ヘッダの温度は上昇
する。従って、ナトリウム−ナトリウム交換器に包含さ
れたナトリウムの温度も上昇し、これにより残留出力排
泄回路における自発的な自然循環を始めることを可能と
する水力学的水頭が発生される。この時点において崩壊
熱はユニットヒータを介して外気に処置される。従って
、低温ヘッダ３からの熱の除去は一次回路の自然循環が
安定するのを可能とする。

【図面の簡単な説明】

第１図は、容器が複雑な形状を有し且つ主要な構成要素
（ポンプ及び中間熱交換器）のために高温ヘッダに突出
する中空円筒ボディを有する、高温及び低温ヘッダを水
力学的に隔離する内部容器を具えた、伝統的な炉ブロッ
クの図解的断面図、第２図及び第３図は、本発明に従っ
て充足された、伝統的なタイプの中間熱交換器及び円筒
形内部容器を備えた炉ブロックを示す図、 第４図及び第５図は、本発明に従って充足された円筒形
内部容器を具えた炉ブロック、及び同一の所有者による
同時期の発明に従って充足された浮彫りにした上部チュ
ーブ板を具えたタイプの中間熱交換器を具えた炉ブロッ
クを示す図である。 １・・・熱交換器、　　　　　　２・・・高温ヘッダ、
３・・・低温ヘッダ、　　　　　４・・・内部容器、１
４・・・メカニカルシール。 バし？ Ｆ／９５ ／ｒ／。４ Ｆｉ　Ｑ、　５

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、一次ナトリウムを収容する容器と、 燃料要素の炉心と、 上記炉心と協働して、上記容器を中央の上部の高温ヘッ
   ダと 高温ヘッダの周りであり且つ下方に位置された下部の低
   温ヘッダと に分割する水力学的隔離構造としての円筒形内部容器と
   、 低温ヘッダ内のナトリウムを燃料要素の炉心の底部に向
   けて供給するポンプと、 その一次流体が容器内のナトリウムから成り、その二次
   流体が、 ナトリウム−空気熱交換器と 低温ヘッダ内に浸漬された中間熱交換器との適当な手段
   により周囲空気に熱を放散する、補助ナトリウム−ナト
   リウム熱交換器、 とを有するタイプの、自然循環によって炉心の残留出力
   を除去する高速炉の炉ブロックにおいて、交換器の上部
   窓を供給する鐘及び環状分配器を創作可能とする中間交
   換器の上部部分を被うシェルと、 高温ヘッダとこの分配器とを連結する少なくとも１つの
   横断ダクトと、 各横断ダクトと関連シェルとの間に配置された機械的シ
   ール要素、 とを有することを特徴とする高速炉の炉ブロック。 ２、上記横断ダクトは一方で円筒形容器にその他方で上
   記シール要素に対して溶着され、それらの横断ダクトと
   上記機械的シール要素との間のシール圧力は、一方にお
   いては円筒形の内部容器及び各ダクト間、他方において
   は低温ヘッダに浸漬された一次交換器のシェル及び各ダ
   クト間、の熱拡散の差により為し遂げられることを特徴
   とする特許請求の範囲第１項記載の高速炉の炉ブロック
   。 ３、各上部横断ダクトと中間交換器を囲むシェルとの間
   に配置された機械的シール要素は、弾性降伏的シール要
   素であることを特徴とする特許請求の範囲第２項記載の
   高速炉の炉ブロック。