JPH023157B2 - - Google Patents

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JPH023157B2
JPH023157B2 JP60057727A JP5772785A JPH023157B2 JP H023157 B2 JPH023157 B2 JP H023157B2 JP 60057727 A JP60057727 A JP 60057727A JP 5772785 A JP5772785 A JP 5772785A JP H023157 B2 JPH023157 B2 JP H023157B2
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JP
Japan
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wall
sodium
liquid level
vessel
reactor
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JP60057727A
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Japanese (ja)
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JPS61215995A (en
Inventor
Makoto Kimoto
Akimasa Kishi
Yoshitsugu Hayashi
Juji Soejima
Kazuo Tanimoto
Takao Hayashi
Saburo Tani
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tohoku Electric Power Co Inc
Kansai Electric Power Co Inc
Chubu Electric Power Co Inc
Tokyo Electric Power Co Holdings Inc
Original Assignee
Tohoku Electric Power Co Inc
Tokyo Electric Power Co Inc
Chubu Electric Power Co Inc
Kansai Denryoku KK
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Publication date
Application filed by Tohoku Electric Power Co Inc, Tokyo Electric Power Co Inc, Chubu Electric Power Co Inc, Kansai Denryoku KK filed Critical Tohoku Electric Power Co Inc
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、冷却材に液体金属ナトリウムなどを
使用する液体金属冷却型高速増殖炉の熱遮蔽装置
に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Technical Field of the Invention] The present invention relates to a thermal shielding device for a liquid metal cooled fast breeder reactor that uses liquid metal sodium or the like as a coolant.

〔発明の技術的背景〕[Technical background of the invention]

まず、一般的なタンク型の高速増殖炉を第1図
により説明する。
First, a general tank-type fast breeder reactor will be explained with reference to FIG.

上部開口2を有する炉容器1内には、冷却材で
ある液体金属ナトリウム3が充填されており、多
数本の燃料集合体4,4の整列配置された炉心5
が前記炉容器1の中央部に位置するようにナトリ
ウム3に浸漬配置されている。前記炉容器1内は
炉心5の外周に接続された仕切壁6により上下方
向に仕切られており、この仕切壁6に設けられた
ポンプ7の駆動により、ナトリウム3が炉心5の
下方から上方へ流れるように炉容器1内を循環す
るようになつている。
A reactor vessel 1 having an upper opening 2 is filled with liquid metal sodium 3 as a coolant, and a reactor core 5 in which a large number of fuel assemblies 4 are arranged in an array is filled with liquid metal sodium 3 as a coolant.
is placed immersed in the sodium 3 so as to be located in the center of the furnace vessel 1. The inside of the reactor vessel 1 is vertically partitioned by a partition wall 6 connected to the outer periphery of the reactor core 5, and a pump 7 provided on the partition wall 6 is driven to move sodium 3 from below to above the core 5. It is designed to circulate within the furnace vessel 1 in a flowing manner.

前記炉容器1の上部開口2はルーフスラブ8に
より閉塞されており、このルーフスラブ8の中心
部には前記炉心5の直上位置に臨む炉上部機構9
が垂設されている。また、このルーフスラブ8に
は二次ナトリウム供給機構10が取付けられてお
り、この二次ナトリウム供給機構10の下方の前
記仕切壁6を貫通した部分には中間熱交換器11
が取付けられている。
The upper opening 2 of the reactor vessel 1 is closed by a roof slab 8, and in the center of the roof slab 8 is a reactor upper mechanism 9 facing directly above the reactor core 5.
is installed vertically. Further, a secondary sodium supply mechanism 10 is attached to this roof slab 8, and an intermediate heat exchanger 11 is provided in a portion penetrating the partition wall 6 below this secondary sodium supply mechanism 10.
is installed.

前述した構成によれば、炉心5で約500〜600℃
に加熱されたナトリウム3は、仕切壁6の上側の
高温ナトリウムプール12から中間熱交換器11
に導入されて、ここで二次ナトリウム供給機構1
0からの二次ナトリウムと熱交換して冷却され約
300〜400℃となる。その後、このナトリウム3は
仕切壁6の下側の低温ナトリウムプール13へ流
下し、ポンプ7で加圧された上で炉心5に再循環
される。
According to the configuration described above, the temperature in the core 5 is approximately 500 to 600℃.
The heated sodium 3 is transferred from the high temperature sodium pool 12 above the partition wall 6 to the intermediate heat exchanger 11.
is introduced into the secondary sodium supply mechanism 1.
It is cooled by heat exchange with secondary sodium from 0 and about
The temperature will be 300-400℃. Thereafter, this sodium 3 flows down to the low-temperature sodium pool 13 below the partition wall 6, is pressurized by the pump 7, and then recirculated to the core 5.

ところで、炉心5内の燃料集合体4を交換する
際、液面L近傍のナトリウム3の温度は約500〜
600℃から約300〜400℃へ降下し、また燃料交換
後、再運転すると逆に温度上昇する。この温度変
動の際、ナトリウム3の液面Lが直接接触する炉
容器1、炉上部機構9、ポンプ7、中間熱交換器
11などの厚肉板に大きな熱応力が発生し、これ
らの部材の疲労を速めるおそれがある。
By the way, when replacing the fuel assembly 4 in the core 5, the temperature of the sodium 3 near the liquid level L is about 500 -
The temperature drops from 600℃ to about 300-400℃, and when restarted after refueling, the temperature rises again. During this temperature fluctuation, large thermal stress occurs in the thick plates of the furnace vessel 1, furnace upper mechanism 9, pump 7, intermediate heat exchanger 11, etc. that are in direct contact with the liquid level L of sodium 3, and these members May cause fatigue.

そこで従来例えば炉容器1の温度変動を小さく
し、熱応力を減少させるために第2図にその要部
のみを部分的に示すような熱遮蔽装置が設けられ
ていた。
Therefore, in order to reduce temperature fluctuations in the furnace vessel 1 and reduce thermal stress, a heat shielding device, only the main part of which is partially shown in FIG. 2, has conventionally been provided.

第2図のものは炉容器1内に周設した環状壁2
1によりナトリウム3から区画された環状空間
(ガスダム)22を形成し、この環状空間22内
に熱遮蔽板23を配設したものである。
The one in Fig. 2 shows an annular wall 2 provided around the inside of the furnace vessel 1.
1 forms an annular space (gas dam) 22 separated from the sodium 3, and a heat shield plate 23 is disposed within this annular space 22.

しかし、この熱遮蔽装置では上部ガス空間の炉
容器1内壁で多量に凝縮され、環状空間(ガスダ
ム)に滴下し溜るナトリウムや、何らかの原因で
ナトリウムが環状空間22内に流入し、溜つた場
合には熱遮蔽効果(伝熱を妨げ、炉容器の熱応力
を緩和する機能)が著しく減少してしまう。ナト
リウム3の自由液面Lの上部空間にはカバーガス
14が充填されており、さらに、ルーフスラブ8
と炉容器1との間には、10mmないし50mm程度の間
隙部15が設けられている。
However, with this heat shielding device, if a large amount of sodium condenses on the inner wall of the furnace vessel 1 in the upper gas space and drips into the annular space (gas dam) and accumulates, or if sodium flows into the annular space 22 for some reason and accumulates, The thermal shielding effect (the function of inhibiting heat transfer and relieving thermal stress in the furnace vessel) is significantly reduced. The space above the free liquid level L of the sodium 3 is filled with a cover gas 14, and the roof slab 8
A gap 15 of approximately 10 mm to 50 mm is provided between the furnace vessel 1 and the furnace vessel 1 .

このカバーガス14は高温のナトリウムの自由
液面Lからの熱を受けるとともに、ルーフスラブ
8の内部が断熱構造となつていてこの部分からの
放熱量は低く抑えられているためかなりの高温状
態に保持される。
This cover gas 14 receives heat from the high-temperature free liquid surface L of sodium, and since the inside of the roof slab 8 has an insulating structure and the amount of heat dissipated from this part is suppressed to a low level, it can reach a considerably high temperature state. Retained.

一方、間隙部15は熱源が下部にあるため、上
部にいくほど温度が低くなつており、特に間隙部
15の最上部では、常温近くまで冷却され、間隙
部15の壁面の平均温度は、カバーガス14の温
度と比較してかなり低い温度に保たれる。このた
め自由液面L近くのカバーガス14と、間隙部1
5内のカバーガス14との間には密度差が生じ
る。間隙部15で冷却された密度の大きい重いガ
スと自由液面L近くの密度の小さい軽いガスとの
間には自然対流が起きて熱交換が起こる。この自
然対流は、間隙の中央部を上昇して側壁部を下降
するような二次元的な流れと共に、ルーフスラブ
8の周方向に回転するような流れをも起こし、こ
れらが原因でルーフスラブ8などに大きな温度差
を生じ、構造材に大きな熱応力、熱変形を引き起
こす。
On the other hand, since the heat source of the gap 15 is located at the bottom, the temperature becomes lower as it goes to the top.In particular, the top of the gap 15 is cooled to near room temperature, and the average temperature of the wall surface of the gap 15 is lower than that of the cover. The temperature is kept significantly lower compared to the temperature of the gas 14. Therefore, the cover gas 14 near the free liquid level L and the gap 1
A difference in density occurs between the cover gas 14 and the cover gas 14 within the cover gas 5 . Natural convection occurs between the heavy gas with high density cooled in the gap 15 and the light gas with low density near the free liquid level L, resulting in heat exchange. This natural convection causes not only a two-dimensional flow that ascends through the center of the gap and descends along the side wall, but also a flow that rotates in the circumferential direction of the roof slab 8. This creates a large temperature difference between the parts, causing large thermal stress and thermal deformation in the structural materials.

また、逆にカバーガス14自体は間隙部15で
冷却されるため、冷却されない場合より低い温度
となる。
Moreover, on the contrary, since the cover gas 14 itself is cooled in the gap 15, the temperature becomes lower than that in the case where it is not cooled.

さらに、カバーガス14中のナトリウム蒸気の
飽和蒸気圧は低くなり、ナトリウムの自由液面L
からのナトリウム蒸発が促進され、カバーガス1
4中ではナトリウムミストが多量に発生し、間隙
部15の壁面へのナトリウム付着凝縮が増加す
る。
Furthermore, the saturated vapor pressure of sodium vapor in the cover gas 14 becomes lower, and the free liquid level L of sodium
Sodium evaporation from the cover gas 1
4, a large amount of sodium mist is generated, and sodium adhesion and condensation on the wall surface of the gap 15 increases.

一方、環状壁21と炉容器1との間の環状空間
22においても、同様の現象が発生する。炉容器
1の内壁温度がナトリウムの凝固温度(約98℃)
以上に保たれていると炉容器1の内壁面、間隙部
15及び環状空間22近傍壁面に付着凝縮したナ
トリウムが常に液体状態に保たれる為に、液滴と
して流下し、環状空間22の底部に多量のナトリ
ウムが溜る。この環状空間22内に溜つたナトリ
ウムの熱伝導率は極めて高いので、環状壁21内
のナトリウム3の保有する熱が炉容器1に伝達さ
れ、環状空間22を設けたことによる熱遮蔽効果
が損なわれるという問題点がある。
On the other hand, a similar phenomenon occurs in the annular space 22 between the annular wall 21 and the furnace vessel 1. The temperature of the inner wall of the furnace vessel 1 is the solidification temperature of sodium (approximately 98℃)
If the temperature is maintained above, the sodium adhering to and condensing on the inner wall surface of the furnace vessel 1, the gap 15, and the wall surface near the annular space 22 is always kept in a liquid state, so that it flows down as droplets and reaches the bottom of the annular space 22. A large amount of sodium accumulates in Since the thermal conductivity of the sodium accumulated in this annular space 22 is extremely high, the heat held by the sodium 3 in the annular wall 21 is transferred to the furnace vessel 1, and the heat shielding effect created by providing the annular space 22 is impaired. There is a problem that

つまり、従来の熱遮蔽装置では上記したように
炉容器1のみならずルーフスラブ8等の構造材の
熱遮蔽効果が十分でなく、原子炉容器等の健全性
を損なう不具合があつた。
That is, in the conventional heat shielding device, as described above, the heat shielding effect of not only the reactor vessel 1 but also the structural members such as the roof slab 8 was not sufficient, and there was a problem that the integrity of the reactor vessel etc. was impaired.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は以上の事情にもとづいてなされたもの
で、その目的は冷却材から炉容器及びその炉容器
を閉塞するルーフスラブ等への熱流束を常に減少
させ、さらに、カバーガスの自然対流発生を有効
に防止し、それらによつて生じる炉容器等の熱応
力、熱変形を常に確実に軽減し、各機能を維持
し、炉容器の健全性を確保し、信頼性の大きな高
速増殖炉の熱遮蔽装置を提供することにある。
The present invention was made based on the above circumstances, and its purpose is to constantly reduce the heat flux from the coolant to the furnace vessel and the roof slab that closes the furnace vessel, and furthermore, to prevent the generation of natural convection of the cover gas. To effectively prevent thermal stress and thermal deformation of the reactor vessel, etc. caused by them, to maintain each function, to ensure the integrity of the reactor vessel, and to improve the reliability of fast breeder reactor heat. The object of the present invention is to provide a shielding device.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は炉容器内に冷却材が収納されて自由液
面を有し、その炉容器を閉塞するルーフスラブの
下端または周縁部に取つけられた円筒状の抑制壁
と、炉容器の内面壁、または炉容器内面壁の内方
全周でかつ、前記冷却材の自由液面上部からその
自由液面下部までの部分と前記炉容器内面壁との
間に冷却材から区画する環状空間(ガスダム)を
形成すべく設けられた環状壁とからなり、前記抑
制壁は環状壁との間に所定の間隙部をあけて、ル
ーフスラブから前記自由液面下(液面下1.0m以
内)まで垂下されていることを特徴とする高速増
殖炉の熱遮蔽装置である。
The present invention includes a furnace vessel in which a coolant is stored and has a free liquid level, a cylindrical suppression wall attached to the lower end or peripheral edge of a roof slab that closes the furnace vessel, and an inner wall of the furnace vessel. , or an annular space (gas dam) partitioned from the coolant around the entire inner circumference of the inner wall of the reactor vessel and between the portion from the upper free liquid level of the coolant to the lower free liquid level and the inner wall of the reactor vessel. and an annular wall provided to form an annular wall, and the suppression wall is suspended from the roof slab to below the free liquid level (within 1.0 m below the liquid level) with a predetermined gap between it and the annular wall. This is a heat shielding device for a fast breeder reactor.

従つて、炉容器内面壁もしくは、環状壁内面よ
り所定の間隔を存して、ルーフスラブの下部より
液面下(1m以内)まで垂下させた円筒状の抑制
壁を設けることにより、炉容器壁面、環状空間及
び炉容器とルーフスラブとの間隙部等へ自然対
流、拡散により液面から発生するナトリウム蒸気
の付着、凝縮さらに環状空間底部への滴下、ナト
リウム溜りを防止する。そしてそれらによつて生
ずる熱応力、熱変形等を常に確実に軽減し、各機
能を維持し、信頼性の大きな高速増殖炉を得るこ
とできる。
Therefore, by providing a cylindrical restraining wall that hangs below the liquid level (within 1 m) from the lower part of the roof slab at a predetermined distance from the inner wall of the furnace vessel or the inner surface of the annular wall, the wall surface of the furnace vessel can be reduced. This prevents sodium vapor generated from the liquid surface from adhering to the annular space and the gap between the furnace vessel and the roof slab due to natural convection and diffusion, condensation, and dripping to the bottom of the annular space, thereby preventing sodium accumulation. Thermal stress, thermal deformation, etc. caused by these factors can be constantly and reliably reduced, each function maintained, and a highly reliable fast breeder reactor obtained.

本発明は、冷却材が自由液面をもつて充填され
ている如何なる炉容器にも適用されるものであ
り、特に冷却材温度が500℃以上で運転されるこ
との多いループ型やタンク型の高速増殖炉の炉容
器に適している。
The present invention is applicable to any type of furnace vessel filled with coolant with a free liquid level, and is particularly applicable to loop type and tank type furnace vessels that are often operated at coolant temperatures of 500°C or higher. Suitable for fast breeder reactor vessels.

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下、第3図、第4図および第5図を参照しな
がら本発明の一実施例を説明する。
Hereinafter, one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3, 4, and 5.

第3図において符号1は炉容器で、その上端開
口部をルーフスラブ8により閉塞されて密閉容器
とされ、内部に冷却材として液体金属ナトリウム
3が充填されている。そのナトリウム3の液面L
とルーフスラブ8の下面との間のカバーガス空間
内にアルゴンガスまたはヘリウムガス等の不活性
ガスからなるカバーガス14が充填されている。
また炉容器1の中央底部には炉心5が設けられて
おり、炉心5の上方にはルーフスラブ8に炉上部
機構9が設けられている。ルーフスラブ8にはナ
トリウム3を強制循環させるポンプ7と、一次ナ
トリウムと二次ナトリウムとの熱交換を行なわせ
る中間熱交換器11が垂下支持されている。炉容
器1内は仕切壁6により上方の高温ナトリウムプ
ール12と下方の低温ナトリウムプール13とに
隔離されている。原子炉運転の際、カバーガス空
間内にあるカバーガス14は、ナトリウム3がそ
の温度変化に伴なつてその体積を膨張させた場合
の炉容器1内の内圧変化を吸収緩和させて、原子
炉構成機器に及ぼす悪影響の発生を防止してい
る。
In FIG. 3, reference numeral 1 denotes a furnace vessel, the upper end opening of which is closed by a roof slab 8 to form a closed vessel, and the interior thereof is filled with liquid metal sodium 3 as a coolant. The liquid level L of sodium 3
The cover gas space between the roof slab 8 and the lower surface of the roof slab 8 is filled with a cover gas 14 made of an inert gas such as argon gas or helium gas.
Further, a reactor core 5 is provided at the center bottom of the reactor vessel 1, and a reactor upper mechanism 9 is provided on a roof slab 8 above the reactor core 5. A pump 7 for forcibly circulating sodium 3 and an intermediate heat exchanger 11 for exchanging heat between primary and secondary sodium are suspended and supported on the roof slab 8. The inside of the furnace vessel 1 is separated by a partition wall 6 into an upper high temperature sodium pool 12 and a lower low temperature sodium pool 13. During reactor operation, the cover gas 14 in the cover gas space absorbs and alleviates the internal pressure change in the reactor vessel 1 when the sodium 3 expands its volume as its temperature changes, and the reactor Prevents adverse effects on component equipment.

次に第3図及び第4図に示す本発明の熱遮蔽装
置について説明する。
Next, the heat shielding device of the present invention shown in FIGS. 3 and 4 will be explained.

炉容器1内面壁の内方に、ナトリウム3の液面
Lの上部からその液面下部までの間に炉容器1内
面壁との間にナトリウムから区画する環状空間2
2を形成する断面L字型の環状壁21が設けられ
ている。この環状壁21との間に所定の間隙を存
して、ルーフスラブ8の下部(下端又は周縁部)
に取付けられ、ルーフスラブ8下部から下部液面
下(液面1.0m以内)まで垂下させた円筒状の抑
制壁31が設けられている。抑制壁31にはルー
フスラブ8とナトリウム3との間のカバーガス1
4のガス圧力と抑制壁31によつて仕切られる間
隙33のガス圧力とを均一にするための微小径の
複数個の導通孔32が設けられている。
An annular space 2 is provided inside the inner wall of the furnace vessel 1 between the upper part of the liquid level L of the sodium 3 and the lower part of the liquid level, and is separated from the inner wall of the furnace vessel 1.
2, an annular wall 21 having an L-shaped cross section is provided. A predetermined gap exists between the annular wall 21 and the lower part (lower end or peripheral part) of the roof slab 8.
A cylindrical suppression wall 31 is attached to the roof slab 8 and hangs down from the lower part of the roof slab 8 to below the lower liquid level (within 1.0 m of the liquid level). The suppression wall 31 has a cover gas 1 between the roof slab 8 and the sodium 3
4 and the gas pressure in the gap 33 partitioned by the suppression wall 31 are provided with a plurality of small diameter through holes 32.

次に以上の如く構成された本発明の一実施例の
作用について説明する。
Next, the operation of one embodiment of the present invention constructed as above will be explained.

低温ナトリウムプール13内のナトリウムは炉
心5を通過する間に約500℃に加熱され、高温ナ
トリウムプール12に達し、その液面Lからカバ
ーガス14空間内へ蒸発する。
The sodium in the low-temperature sodium pool 13 is heated to about 500° C. while passing through the reactor core 5, reaches the high-temperature sodium pool 12, and evaporates from the liquid level L into the cover gas 14 space.

このカバーガス14は高温のナトリウムの自由
液面Lからの熱を受けるとともに、ルーフスラブ
8の内部が断熱構造となつていてこの部分からの
放熱量は低く抑えられているため、かなりの高温
状態に保持される。
This cover gas 14 receives heat from the high-temperature free liquid surface L of sodium, and since the inside of the roof slab 8 has an insulating structure and the amount of heat dissipated from this part is suppressed to a low level, it is in a considerably high temperature state. is maintained.

一方、間隙部15は熱源が下部にあるため、上
部にいくほど温度が低くなつており、特に間隙部
15の最上部では、常温近くまで冷却され、間隙
部壁面の平均温度は、カバーガス14の温度と比
較してかなり低い温度に保たれる。このため、自
由液面近くのカバーガス14と、間隙部15のカ
バーガスとの間には密度差が生じ、間隙部15で
冷却された密度の大きい重いガスと、自由液面L
近くの小さい軽いガスとの間には、自然対流が起
きて熱交換が起こる。この自然対流は、間隙の中
央部を上昇して側壁部を下降するような二次元的
な流れと共に、ルーフスラブ8の周方向に回転す
るような流れをも起こし、これらが原因でルーフ
スラブ8等に大きな温度差を生じ、構造材に大き
な熱応力、熱変形を引き起こす。
On the other hand, since the heat source of the gap 15 is located at the bottom, the temperature becomes lower as it goes to the top. In particular, the top of the gap 15 is cooled to near room temperature, and the average temperature of the gap wall surface is the same as that of the cover gas 14. temperature is kept considerably lower than that of Therefore, a density difference occurs between the cover gas 14 near the free liquid level and the cover gas in the gap 15, and the dense heavy gas cooled in the gap 15 and the free liquid level L
Natural convection occurs and heat exchange occurs between small and light gases nearby. This natural convection causes not only a two-dimensional flow that ascends through the center of the gap and descends along the side wall, but also a flow that rotates in the circumferential direction of the roof slab 8. etc., causing large temperature differences, causing large thermal stress and thermal deformation in structural materials.

ルーフスラブ8はその上面が常温に近く低温で
あり、そのためカバーガス14空間に面する下面
の温度もナトリウム3の温度より低い。そこで、
カバーガス空間内へ蒸発したナトリウム3の蒸発
がルーフスラブ8の下面に凝縮する。また、原子
炉容器1の壁面も安全容器を通して外部へ熱が放
散されて冷却される。この原子炉容器1のカバー
ガス空間内にある内壁部分の温度はナトリウム3
の液温よりも低く、そのためナトリウム3の蒸気
が凝縮する。このナトリウム3の凝縮は、原子炉
運転中またはナトリウム3が原子炉容器1の内壁
温度よりも高温に保たれている間は常に進行す
る。
The upper surface of the roof slab 8 is at a low temperature close to room temperature, and therefore the temperature of the lower surface facing the cover gas 14 space is also lower than the temperature of the sodium 3. Therefore,
The evaporated sodium 3 into the cover gas space condenses on the lower surface of the roof slab 8. Further, the wall surface of the reactor vessel 1 is also cooled by dissipating heat to the outside through the safety vessel. The temperature of the inner wall in the cover gas space of the reactor vessel 1 is sodium 3
is lower than the liquid temperature of , so that the sodium 3 vapor condenses. This condensation of sodium 3 always progresses during reactor operation or while sodium 3 is maintained at a higher temperature than the inner wall temperature of reactor vessel 1.

従つて、原子炉容器1の内壁温度が、冷却材で
ある液体金属ナトリウム3の凝固温度(約98℃)
以上に保たれていると、原子炉容器1の内壁面に
凝縮したナトリウムが常に液体状態に保たれる為
に、液滴として流下し、環状空間22の底部に溜
る。この環状空間22内に溜つた液体金属ナトリ
ウムの熱伝導率は極めて高いので、環状壁21内
のナトリウム3の保有する熱が原子炉容器1に伝
達されてしまう。
Therefore, the temperature of the inner wall of the reactor vessel 1 is equal to the solidification temperature (approximately 98°C) of the liquid metal sodium 3, which is the coolant.
If the temperature is maintained above, the sodium condensed on the inner wall surface of the reactor vessel 1 is always kept in a liquid state, so that it flows down as droplets and accumulates at the bottom of the annular space 22. Since the thermal conductivity of the liquid metal sodium accumulated in this annular space 22 is extremely high, the heat held by the sodium 3 in the annular wall 21 is transferred to the reactor vessel 1.

そこで本実施例では、環状壁21より所定の間
隙を存して、ルーフスラブ8下部より下方液面下
(液面下1.0m以内)まで垂下された円筒状の抑制
壁31を設ける。すると、ナトリウム3の蒸気の
原子炉容器1内壁面方向、間隙部15及び環状空
間22への自然対流、拡散が防止される。さらに
間隙部15及び環状空間22の壁面への多量のナ
トリウム付着、凝縮およびナトリウムが液溜と化
して流下し環状空間22の底部にナトリウムが溜
ることを防止できる。
Therefore, in this embodiment, a cylindrical restraining wall 31 is provided which hangs down from the lower part of the roof slab 8 to below the liquid level (within 1.0 m below the liquid level) with a predetermined gap from the annular wall 21. This prevents natural convection and diffusion of the sodium 3 vapor toward the inner wall surface of the reactor vessel 1, the gap 15, and the annular space 22. Furthermore, it is possible to prevent a large amount of sodium from adhering to the walls of the gap 15 and the annular space 22, condensing the same, and turning the sodium into a liquid pool and flowing down, thereby preventing sodium from accumulating at the bottom of the annular space 22.

これにより、環状空間22は常に不活性ガスで
満たれることにより、その熱遮蔽作用が完全に果
たされ、原子炉容器1に大きな熱応力が発生する
のを防止できる。さらに、ルーフスラブ8と原子
炉容器1内壁面との間隙部15における大きな温
度差等もなくなり、ルーフスラブ8等構造材に大
きな熱応力、熱変形が発生するのを防止できる。
Thereby, the annular space 22 is always filled with inert gas, so that its heat shielding effect is completely fulfilled, and generation of large thermal stress in the reactor vessel 1 can be prevented. Further, there is no large temperature difference in the gap 15 between the roof slab 8 and the inner wall surface of the reactor vessel 1, and it is possible to prevent large thermal stress and thermal deformation from occurring in structural members such as the roof slab 8.

一方、一般にナトリウム液面からカバーガス中
に蒸発するナトリウム量は以下の式で表わされる
ことが知られている。
On the other hand, it is generally known that the amount of sodium evaporated from the sodium liquid level into the cover gas is expressed by the following equation.

Δm=D・((C−Co)/y)×A×Δt Δm:拡散Na量(g) D:拡散係数(cm2/sec) C:Na液面上部でのNa蒸発濃度(g/cm2) Co:上端開口部でのNa蒸気濃度(g/cm2) y:開口部よりNa液面までの距離(cm) A:表面積(cm2) Δt:時間(sec) 上式より Δm(ナトリウム量)∝A(表面積) であることがわかる。Δm=D・((C-Co)/y)×A×Δt Δm: Amount of diffused Na (g) D: Diffusion coefficient (cm 2 /sec) C: Na evaporation concentration at the top of the Na liquid level (g/cm 2 ) Co: Na vapor concentration at the top opening (g/cm 2 ) y: Distance from the opening to the Na liquid level (cm) A: Surface area (cm 2 ) Δt: Time (sec) From the above formula, Δm( It can be seen that (amount of sodium) ∝A (surface area).

つまり、本発明によれば、抑制壁31と原子炉
容器1内壁面との間の間隙33を極めて狭い間隙
に設けることにより、ナトリウムの蒸気が発生す
る表面積を小さくでき、原子炉容器1壁面方向へ
のナトリウム蒸発量を小さくできる。タンク型の
原子炉を一例にとれば、原子炉内径は約22mであ
り、ナトリウム液面表面積は約380m2である。一
方、本発明による抑制壁31を仮に0.1mの間隙
33を設定し設けた場合、間隙33のナトリウム
液面表面積は3m2となり、抑制壁31の有無によ
るナトリウム表面積比は1/127となる。上記式
の関係からわかるように、ナトリウム蒸発量は
1/127に減少し、間隙部15及び環状空間22
内に浸入するナトリウム量がきわめて減少する。
That is, according to the present invention, by providing an extremely narrow gap 33 between the suppression wall 31 and the inner wall surface of the reactor vessel 1, the surface area on which sodium vapor is generated can be reduced, and The amount of sodium evaporated can be reduced. Taking a tank-type nuclear reactor as an example, the reactor inner diameter is approximately 22 m, and the sodium liquid surface area is approximately 380 m 2 . On the other hand, if the suppression wall 31 according to the present invention is provided with a gap 33 of 0.1 m, the sodium liquid surface area in the gap 33 will be 3 m 2 , and the sodium surface area ratio depending on the presence or absence of the suppression wall 31 will be 1/127. As can be seen from the relationship in the above equation, the amount of sodium evaporation is reduced to 1/127, and the amount of sodium evaporated is reduced to 1/127.
The amount of sodium penetrating into the water is greatly reduced.

さらに、抑制壁31に微小径の複数個の導通孔
32を設けることにより、カバーガス14に圧力
変動が起きた場合でも、導通孔32を通じてカバ
ーガス圧力が伝わり、各構造材に圧力差による応
力等がかかることを防止できる。さらに、導通孔
32の径を微小にすることにより、ナトリウム蒸
気の拡散を防止できる。
Furthermore, by providing a plurality of small-diameter through holes 32 in the suppression wall 31, even if pressure fluctuations occur in the cover gas 14, the cover gas pressure is transmitted through the through holes 32, causing stress due to the pressure difference in each structural member. etc. can be prevented from occurring. Furthermore, by making the diameter of the conduction hole 32 minute, diffusion of sodium vapor can be prevented.

さらに、原子炉運転時においてナトリウム液面
の変動は数%以内であり、変動の一番多いタンク
型において、0.7〜0.8m程度である。抑制壁31
は、常時ナトリウム液面下(液面下1.0m以内)
に保つことによつて機能を十分満足する。
Furthermore, during reactor operation, the sodium liquid level fluctuates within a few percent, and in the tank type, where the fluctuation is the greatest, it is about 0.7 to 0.8 m. Suppression wall 31
is always below the sodium liquid level (within 1.0m below the liquid level)
The function is fully satisfied by maintaining the function.

第5図は本発明の他の実施例を示し、ループ型
の原子炉容器に設置したものである。
FIG. 5 shows another embodiment of the present invention, which is installed in a loop-type reactor vessel.

なお本発明は上記の実施例には限定されない。 Note that the present invention is not limited to the above embodiments.

たとえば、炉容器内面壁の内方全周に設けられ
る抑制壁はその機能を保てる範囲内で、原子炉容
器内面壁の内方向の円周方向を分割して配設され
てもよい。
For example, the restraining wall provided all around the inner circumference of the inner wall of the reactor vessel may be arranged by dividing the inner circumferential direction of the inner wall of the reactor vessel within a range that can maintain its function.

さらに抑制壁は円周方向に多重に配設されても
よい。
Further, the restraining walls may be arranged in multiple layers in the circumferential direction.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

このように、本発明の高速増殖炉の熱遮蔽装置
は、原子炉内のナトリウム蒸気の炉容器壁面、ル
ーフスラブと炉容器との間隙部及び環状空間への
自然対流さらにナトリウムの付着、凝縮、滴下流
下による滞溜を確実に防止できる。
As described above, the fast breeder reactor heat shielding device of the present invention prevents natural convection of sodium vapor in the reactor to the reactor vessel wall surface, the gap between the roof slab and the reactor vessel, and the annular space, as well as adhesion and condensation of sodium. Reliably prevents stagnation due to dripping.

また、冷却材の液面近傍の炉容器内面と高温の
冷却材とをガス空間により確実に隔離することが
でき、冷却材から炉容器への伝熱量を低減させて
炉容器の熱応力を減少させ、炉容器の健全性を確
保し、信頼性の大きな高速増殖炉を提供すること
ができる。
In addition, the high-temperature coolant can be reliably isolated from the inner surface of the furnace vessel near the liquid surface of the coolant by the gas space, reducing the amount of heat transferred from the coolant to the furnace vessel and reducing thermal stress in the furnace vessel. This makes it possible to ensure the integrity of the reactor vessel and provide a highly reliable fast breeder reactor.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図は一般的な高速増殖炉の概略を示す縦断
面図、第2図は従来の熱遮蔽装置の要部のみを拡
大して示す縦断面図、第3図は本発明の一実施例
を備えた高速増殖炉の縦断面図、第4図および第
5図はそれぞれ本発明の実施例の要部のみを拡大
して示す断面図である。 1……炉容器、3……ナトリウム、5……炉
心、6……仕切壁、7……ポンプ、8……ルーフ
スラブ、9……炉上部機構、11……中間熱交換
器、12……高温ナトリウムプール、13……低
温ナトリウムプール、14……カバーガス、L…
…液面、21……環状壁、22……環状空間、3
1……抑制壁、32……導通孔、33……抑制壁
と炉容器との間隙。
Fig. 1 is a vertical cross-sectional view schematically showing a general fast breeder reactor, Fig. 2 is a longitudinal cross-sectional view showing only the main parts of a conventional heat shielding device in an enlarged manner, and Fig. 3 is an embodiment of the present invention. FIGS. 4 and 5 are longitudinal cross-sectional views of a fast breeder reactor equipped with a fast breeder reactor equipped with a fast breeder reactor. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Furnace vessel, 3... Sodium, 5... Core, 6... Partition wall, 7... Pump, 8... Roof slab, 9... Furnace upper mechanism, 11... Intermediate heat exchanger, 12... ...High temperature sodium pool, 13...Low temperature sodium pool, 14...Cover gas, L...
...liquid level, 21... annular wall, 22... annular space, 3
1... Suppression wall, 32... Conduction hole, 33... Gap between the suppression wall and the furnace vessel.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 冷却材が収納された炉容器の内周面に沿い、
かつ上記炉容器の上部開口を閉塞するルーフスラ
ブの下端または周縁部に取つけられた円筒状の抑
制壁と、炉容器内面壁または炉容器内面壁の内方
全周でかつ前記冷却材の自由液面上部からその自
由液面下部までの部分と前記炉容器内面壁との間
に、冷却材から区画する環状空間を形成すべく設
けられた環状壁とからなり、前記抑制壁は環状壁
との間に所定の間隙をあけて、前記ルーフスラブ
の下部から前記自由液面下まで垂下されているこ
とを特徴とする高速増殖炉の熱遮蔽装置。 2 抑制壁にはカバーガス中に位置する部分に微
小径の複数個の導通孔が設けられていることを特
徴とする特許請求の範囲第1項記載の高速増殖炉
の熱遮蔽装置。 3 抑制壁の下部は冷却材の自由液面から1.0m
以内まで垂下されていることを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載の高速増殖炉の熱遮蔽装置。
[Claims] 1. Along the inner peripheral surface of the furnace vessel in which the coolant is stored,
and a cylindrical suppression wall attached to the lower end or peripheral edge of the roof slab that closes the upper opening of the furnace vessel, and a free liquid level of the coolant on the inner wall of the furnace vessel or the entire inner circumference of the inner wall of the furnace vessel. An annular wall is provided between a portion from the upper part to the lower part of the free liquid level and the inner wall of the reactor vessel to form an annular space separated from the coolant, and the suppression wall is provided between the annular wall and the inner wall of the reactor vessel. A heat shielding device for a fast breeder reactor, characterized in that the device is suspended from a lower part of the roof slab to below the free liquid level with a predetermined gap between the roof slab and the roof slab. 2. The heat shielding device for a fast breeder reactor according to claim 1, wherein the suppression wall is provided with a plurality of micro-diameter through holes in a portion located in the cover gas. 3 The lower part of the suppression wall is 1.0m from the free liquid level of the coolant.
2. A heat shielding device for a fast breeder reactor according to claim 1, wherein the heat shielding device is hung down to within a range of 100 to 100 cm.
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