JPH0242386A - 圧力管型原子炉の本体構造 - 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〕 本発明は圧力管型原子炉の原子炉本体構造に係り、特に
原子炉本体の小型化に好適な縦型下方燃料交換方式の圧
力管型原子炉本体構造に関する。

〔従来の技術〕

従来、縦型下方燃料交換方式の圧力管型原子炉本体構造
としては特開昭５８−１８９０号に記載のものがある。

以下、従来の圧力管型原子炉の本体構造及びその機能に
ついて第１４図及び第１５図を参照して説明する。

原子炉の炉心は第１４図に示すようにカランドリアタン
ク１に収容され、カランドリアタンク１は上管板２及び
下管板３を有し、これら管板２３にはカランドリア管４
かロールドジヨイント法により機械的に接合されている
。カランドリアタンク１内には重水の減速材５が満たさ
れており、各カランドリア管４内には圧力管集合体６が
挿入されている。圧力管集合体６は燃料集合体を収容し
、また入口管７及び出口管８を介して供給、排出される
冷却材（軽水）の通路になっている。炉心からの放射線
は、カランドリアタンク１を囲んだ上部、側部、下部鉄
水遮蔽体１１０，１１１゜１２、さらにその外側に設け
た原子炉支持遮蔽壁９で防ぐようになっている。上部、
側部、下部鉄水遮蔽体は厚鉄板製の遮蔽スラブ１１３，
１１４゜１５と水との多重層からなる構造で、原子炉本
体の一部を構成している。

このような従来の原子炉本体構造において、荷重伝達経
路は第１５図に示す通りである。即ち、カランドリアタ
ンク１、圧力管集合体６は、下部鉄水遮蔽体内胴体２２
及び下部鉄水遮蔽体円環部２３を介して原子炉支持遮蔽
壁９で支持され、上部鉄水遮蔽体１１０及び側部鉄水遮
蔽体１１１は下部鉄水遮蔽体円環部２３を介して原子炉
支持遮蔽壁９で支持される。又、下部遮蔽スラブ１５も
下部鉄水遮蔽体円環部２３を介して原子炉支持遮蔽壁９
で支持される。

原子炉本体としての垂直方向の剛性は上部鉄水遮蔽体−
Ｅ管板１１６、下部鉄水遮蔽体下管板１７、カランドリ
アタンク上管板２、カランドリアタンク下管板３からな
る４枚の管板と、それらを連結している上部鉄水スリー
ブ１８及び下部鉄水スリーブ１９並ひにカランドリア管
４からなるスリーブ郡によって確保される。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら上記従来技術においては、下部鉄水遮蔽体
１１０を側部鉄水遮蔽体１１１で支持する構成を採用し
ているため、上部鉄水遮蔽体１１０は側部鉄水遮蔽体１
１１と同等の径が必要となり、径の大型化が避けられな
いという問題があった。

又、上記従来技術においては、鉄水スリーブ１８．１９
、カランドリア管４と側部鉄水遮蔽体１１１との間の熱
膨張差を上部鉄水遮蔽体上管板１１６の変形で吸収する
ようにしていることから、上部鉄水遮蔽体上管板１１６
は炉心領域から周辺の管板支持位置まで熱膨張吸収のた
めにある程度の距雛が必要であり、この意味でも径の大
型化が避けられなかった。

本発明の目的は、上記の問題点を解決し、上部鉄水遮蔽
体を小型化することに好適な圧力管型原子炉本体構造を
提供することにある。

本発明の他の目的は、圧力管型原子炉本体のカランドリ
ア管、鉄水スリーブと側部鉄水遮蔽体との熱膨張差を吸
収することに好適な原子炉本体構造を提供することにあ
る。

本発明のさらに他の目的は、原子炉本体上部の放射線線
量率を低減することに好適な圧力管型原子炉本体構造を
提供することにある。

本発明のさらに他の目的は圧力管型原子炉本体の水平方
向の耐震性を向上することに好適な原子炉本体構造を提
供することにある。

本発明の又さらに他の目的は圧力管型原子炉本体のカラ
ンドリア管、鉄水スリーブに作用する荷重を緩和し、原
子炉本体の強度を向上することに好適な原子炉本体′！
Ｉ！１遺を提供することにある。

本発明のさらに他の目的は圧力管型原子炉本体の合理的
な製造方法を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の圧力管型原子炉の本体構造は、上記目的を達成
するため、上部鉄水遮蔽体とカランドリアタンクを一体
化し、上部鉄水遮蔽体をカランドリアタンクで支持する
。

そして好ましくは、前記上部鉄水遮蔽体を前記カランド
リアタンクと同一径に小径化する。又前記上部鉄水遮蔽
体の小径化により生じたスペースに上部遮蔽コンクリー
トの延長部としてのコンクリートを単独又は遮蔽体との
組み合わせで設置する。

又、好ましくは、前記上部鉄水遮蔽体を側部鉄水遮蔽体
の上部に薄板平板を介して接続する。

前記上部鉄水遮蔽体は側部鉄水遮蔽体の上部にＬ型状の
薄板を介して接続し、該上部鉄水遮蔽体に耐震サポート
を設けてもよい。

又、前記上部鉄水遮蔽体を側部鉄水遮蔽体の上部にベロ
ーズ機構を介して接続し、上部鉄水遮蔽体に耐震サポー
トを設けてもよい。

又、好ましくは、前記上部鉄水遮蔽体と前記上部遮蔽コ
ンクリートの延長部との間に垂直方向に荷重を支持する
弾性体を設置する。

又、本発明の圧力管型原子炉本体構造の製造方法は、上
記目的を達成するため、上部鉄水遮蔽体とカランドリア
タンクを下部鉄水遮蔽体及び側部鉄水遮蔽体とは別の機
器として一体化して製作し、これを該下部鉄水遮蔽体及
び側部鉄水遮蔽体と組み合わせ、最後に鉄水スリーブ及
びカランドリア管を接合して圧力管型原子炉の本体構造
とする。

〔作用〕

このように構成された原子炉本体構造においては、上部
鉄水遮蔽体がカランドリアタンクと一体化し、カランド
リアタンクに支持されることにより、上部鉄水遮蔽体を
カランドリアタンクと同一径まで小径化することができ
。

上部鉄水遮蔽体を側部鉄水遮蔽体の上部に薄板平板、Ｌ
型状の薄板又はベローズを介して接続することにより、
これら部材は上部鉄水遮蔽体と側部鉄水遮蔽体上部との
間の熱膨張吸収機構として機能し、この熱膨張吸収機構
が伸縮することにより、従来大型径の上部鉄水遮蔽体上
管板か吸収していた、カランドリア管、鉄水スリーブと
側部鉄水遮蔽体との間の熱膨張差を吸収することができ
る。

上部鉄水遮蔽体の小径化により生じたスペースに上部遮
蔽コンクリートの延長部としてのコンクリートをｍ独又
は遮蔽体との組み合わせで設置することにより、原子炉
本体上部の放射線線量率を低減することができる。

上部鉄水遮蔽体に耐震サポートを設けることにより、地
震時に生じる原子炉本体上部の振れを薄板平板又は耐震
サボー１−を介して上記遮蔽コンクリートによって支持
することができ、原子炉本体の地震時の水平方向の耐震
性を向上することができる。

上部鉄水遮蔽体と上部遮蔽コンクリートの延長部との間
に垂直方向に荷重を支持する弾性体を設置することによ
り、上部遮蔽コンクリートで上部鉄水遮蔽体に作用する
原子炉本体の荷重を分担、支持し、カランドリア管及び
鉄水スリーブに作用する荷重を低減することができ、原
子炉本体の強度を向上することができる。

又、本発明の圧力管型原子炉本体構造の製造方法におい
ては、上部鉄水遮蔽体と一カランドリアタンクを予め一
体化して製作できることから、原子炉本体構造に際して
、上部鉄水遮蔽体を分離し、据え付ける必要がなく、よ
り合理的な製造方法とすることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図〜第５図により説明す
る。

圧力管型原子炉はステンレス製の円筒容器であるカラン
ドリアタンク１内に炉心か収容されている。カランドリ
アタンク１は上管板２及び下管板３を有し、これら上下
管板２．３には、ジルカロイ製のカランドリア管４の上
端及び下端がそれぞれロールドジヨイント法により内リ
ング４Ａ（第３図参照）を介して機械的に接合されてい
る。カランドリアタンク１内には減速材として重水５か
満たされている。各カランドリア管４内には圧力管集合
体６か挿入されている。圧力管集合体６は燃料集合体を
収容し、また入口管７及び出口管８を介して供給、排出
される冷却材（軽水）の通路になっている。

カランドリアタンク１の側胴部には、カランドリア管４
とカランドリアタンク側胴との熱膨張差を吸収するため
の凸部形状をしたダイヤフラムバネａ構ＩＡが設けられ
ている。

カランドリアタンク１は上部、側部、下部鉄水遮蔽体１
０，１１．１２に囲まれており、さらにその外側に原子
炉支持遮蔽Ｉｉ９が設けられ、炉心からの放射線はこれ
ら遮蔽体及び遮蔽壁により遮蔽される。

上部、側部、下部鉄水遮蔽体１０．．１１．１２は遮蔽
スラブと呼ばれる厚鉄板１３．１４．１５と水との多重
層からなる構造で、原子炉本体の一部を構成している。

上部及び下部鉄水遮蔽体１０゜１２はまたそれぞれ上部
鉄水遮蔽体上管板１６及び下部鉄水遮蔽体下管板１７を
有している。

下部鉄水遮蔽体下管板１６には多数の上部鉄水スリーブ
１８が溶接され、そのスリーブの下部はカランドリアタ
ンク上管板２と溶接されている。

カランドリアタンク下管板３には多数の下部鉄水スリー
ブ１９が溶接され、下部鉄水スリーブ１９の下部は下部
鉄水遮蔽体下管板１７に溶接されている。

上部及び下部鉄水スリーブ１８．１９内にはカランドリ
ア管４内に挿入された圧力管集合体６が貫通しており、
かつ下部鉄水スリーブ１９には圧力管集合体６がボルト
により支持される。

上部鉄水遮蔽体１０はカランドリアタンク１とほぼ同一
径に作られ、その側胴部でカランドリアタンク上管板２
と接続され、遮蔽スラブ１３を含む上部鉄水遮蔽体重量
をカランドリアタンク上管板２で支持するようになって
いる。上部鉄水遮蔽体１０のこの径は従来の上部鉄水遮
蔽体よ・りも小径であり、そのなめに生じたスペースに
原子炉支持遮蔽壁９の上部遮蔽コンクリート２０を延長
したコンクリート２ＯＡを設置し、炉心からの放射線線
量率を低減している。

側部鉄水遮蔽体１１の上部と上部鉄水遮蔽体１０の側胴
部との間は鋼製の薄板平板２１により接続されている。

この薄板平板は、冷却水の耐圧バウンダリとなっている
が、互いに荷重を支持する関係にはない。

下部鉄水遮蔽体下管板１７は、遮蔽スラブ１５の荷重及
び上記の荷重を受け、下部鉄水遮蔽体内胴体２２及び下
部鉄水遮蔽体円環部２３を介して原子炉支持遮蔽壁９で
支持される。

側部鉄水遮蔽体１１は、下部鉄水遮蔽体円環部２３を介
して原子炉支持遮蔽壁９で支持される。

このように構成された炉心構造の荷重伝達経路を第４図
に示す、即ち、上部鉄水遮蔽体１００の重量はカランド
リアタンク１に支持され、又上部鉄水遮蔽体上管板１６
の重量は上部鉄水スリーブ１８を介してカランドリアタ
ンク１に支持される。

なおこの場合のカランドリアタンク１とは、カランドリ
アタンク上管板２、下管板３及びカランドリア管４を含
む構造体である。このカランドリアタンク１の重量は圧
力管集合体６の重量と共に下部鉄水スリーブ１９を介し
て下部鉄水遮蔽体１２の下管板１７に支持され、さらに
下部鉄水遮蔽体胴体２２及び円環部２３を介して最終的
に原子炉支持遮蔽壁９に支持される。又、側部鉄水遮蔽
体１１の重量及び下部鉄水遮蔽体１２の遮蔽スラブ１５
の重量も下部鉄水遮蔽体円環部２３を介して原子炉支持
遮蔽壁９に支持される。

又、上下部鉄水スリーブ１８．１９及びカランドリア管
４と側部鉄水遮蔽体１１との材質の違いにより生じる熱
膨張差は、側部鉄水遮蔽＃１１の上部と上部鉄水遮蔽体
１０の側胴部との間に設けられた薄板平板２１が第５図
に破線で示すごとく変形することにより吸収される。

従って本実施例によれば、上部鉄水遮蔽体１０を従来よ
り小型化することができ、しかも上下部鉄水スリーブ１
８．１９及びカランドリア管４と側部鉄水遮蔽体１１と
の間の熱膨張差を吸収することができる。又、炉上部の
放射線線量率の低減をはかることができる。

本発明の他の実施例を第６図及び第７図を参照して説明
する。この実施例は、側部鉄水遮蔽体１１の上部と上部
鉄水遮蔽体１０との間にＬ型形状の薄板３０を設置した
ものである。このＬ型形状の薄板３０は、カランドリア
管４、上下部鉄水スリーブ１８．１９と側部鉄水遮蔽体
１１との熱膨張差を、第５図に破線で示すようにダイヤ
フラムバネ効果により変形することによって吸収する。

又、このＬ型形状の薄板３０を設置したことによりでき
るスペース３１からの放射線を防ぐなめに、上部遮蔽コ
ンクリートの延長部２ＯＡに遮蔽体３２を設けている。

更に、地震時の上部鉄水遮蔽体１０と一体化したカラン
ドリアタンク１の振れを防止するために、下部鉄水遮蔽
体１０の側胴部とＬ型形状の薄板３０との間に耐震サポ
ート３３を設けている。

本実施例によれば、Ｌ型形状の薄板３０の設置により上
下部鉄水スリーブ１２．１３、カランドリア管２０２と
側部鉄水遮蔽体１１との間の熱膨張差を吸収することが
でき、しかも遮蔽体３２の設置により炉上部の放射線線
量率を更に低減することができる。また、耐震サポート
３３の設置により上部鉄水遮蔽体１０と一体化したカラ
ンドリアタンク１の耐震性の向上が図れる。

本発明の更に他の実施例を第８図〜第１０図を参照して
説明する。この実施例は、側部鉄水遮蔽体１１の上部と
上部鉄水遮蔽体１０をベローズ構造４０で接続したもの
である。ベローズ４０は、カランドリア管４、上下部鉄
水スリーブ１８．１９と側部鉄水遮蔽体１１との熱膨張
差を、第８図に破線で示すように変形することによって
吸収することができる。又、地震時の上部鉄水遮蔽体１
０と一体化したカランドリアタンク１の振れを防止する
ために、上部鉄水遮蔽体１０と上部遮蔽コンクリートの
延長部２ＯＡと・の間に耐震サポート４１を設けている
。

本実施例によれば、ベローズ４０の設置により上下部鉄
水スリーブ１８．１９、カランドリア管４と側部鉄水遮
蔽体１１との間の熱膨張差を吸収することができ、しか
も耐震サポート４１の設置により上部遮蔽体と一体化し
たカランドリアタンク１の耐震性向上が図れる。

本発明の更に他の実施例を第１１図及び第１２図を参照
して説明する。この実施例は、上部鉄水遮蔽体１０と上
部遮蔽コンクリートの延長部２０Ａの間に垂直方向に荷
重を支持する圧縮コイルバネ４５を設置したものである
。圧縮コイルバネ４５は、↓部鉄水遮へい体１０の重量
を支持することにより、カランドリア管４、上下部鉄水
スリーブ１８．１９への荷重を緩和することができる。

本実施例によれば、カランドリア管４、上下部鉄水スリ
ーブ１８．１９への荷重を緩和することができ、原子炉
本体の強度の向上が図れる。

次に、本発明の圧力管型原子炉の製造方法を第１３図を
用いて説明する。

本発明の圧力管型原子炉の製造方法としては、まず、カ
ランドリアタンク１に上部鉄水遮蔽体１０を溶接する。

次に、下部鉄水遮蔽体１２を製作しその上に側部鉄水遮
蔽体１１を溶接する６次に、下部鉄水遮蔽体１２と一体
化した側部鉄水遮蔽体内に、上部鉄水遮蔽体１０と一体
化したカランドリアタンク１を収容する。その後、側部
鉄水遮蔽体１１の上部と上部鉄水遮蔽体１０とを接続す
る薄板平板２１等の熱膨張吸収機構を溶接する。最後に
、上部鉄水遮蔽体１０、カランドリアタンク１、下部鉄
水遮蔽体１２を貫通している穴に、カランドリア管４、
上下部鉄水スリーブ１８．１９を挿入し、カランドリア
管４はロールドジヨイント法により、また上下部鉄水ス
リーブ１８．１９は溶接によってそれぞれの管板２，３
，１６．１７に接続する。

本実施例の製造方法によれば、上部鉄水遮蔽体１０とカ
ランドリアタンク１を一体として製造できることから、
原子炉本体据付に際して、上部鉄水遮蔽体１０とカラン
ドリアタンク１とを１回の作業で据え付けることができ
、より合理的な製造方法とすることができる。

〔発明の効果〕

本発明の圧力管型原子炉の本体構造によれば、上部鉄水
遮蔽体が、カランドリアタンクと一体化しカランドリア
タンクに支持されることから、上部鉄水遮蔽体Ω径が小
型化できるので、上部鉄水遮蔽体の物量削減を可能にす
る効果がある。

側部鉄水遮蔽体上部と上部鉄水遮蔽体との間に熱膨張吸
収機構を設けた場合には、鉄水スリーブ、カランドリア
管と側部鉄水遮蔽体との熱膨張を吸収できる効果がある
。

上部遮蔽コンクリートの延長部を単独又は遮蔽体との組
み合わせで設置した場合には、炉心からの放射線を遮蔽
できるので原子炉本体上部の線量率を低減できる効果が
ある。

上部鉄水遮蔽体に耐震サポートを設けた場合には、地震
時に発生する原子炉本体の水平方向の振れを抑制できる
ので原子炉本体の耐震性向上の効果がある。

上部鉄水遮蔽体と遮蔽コンクリートの間に弾性体を設け
た場合には、上部鉄水遮蔽体に作用する荷重を分担、支
持することかできるので、原子炉本体の強度向上の効果
がある。

又、本発明の製造方法によれば、上部鉄水遮蔽体とカラ
ンドリアタンクを一体化して製造できるので製造方法の
合理化を図れる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による圧力管型原子炉本体構
造を示す断面図であり、第２図はその原子炉本体構造に
おけるカランドリア及び鉄水遮蔽体の構造の詳細を示す
拡大断面図であり、第３図は第２図の１部分の拡大図で
あり、第４図は同原子炉本体構造における荷重伝達経路
の説明図であり、第５図は同原子炉本体構造における薄
板平板の熱膨張吸収作用を説明する部分拡大図であり、
第６図は本発明の池の実施例による圧力管型原子炉本体
構造を示す断面図であり、第７図はその原子炉本体構造
におけるＬ字形状薄板の熱膨張吸収作用を説明する部分
拡大図であり、第８図は本発明の更に他の実施例による
圧力管型原子炉本体構造を示す断面図であり、第９図は
第８図の■部分の拡大図であり、第１０図はその原子炉
本体構造におけるベローズの熱膨張吸収作用を説明する
部分拡大図であり、第１１図は本発明の更に池の実施例
による圧力管型原子炉本体構造を示す断面図であり、第
１２図はその圧縮コイルばね部分を示す部分拡大図であ
り、第１３図は本発明の一実施例による圧力管型原子炉
本体構造の製造方法を示す工程図であり、第１４図は従
来の圧力管型原子炉本体構造を示す断面図であり、第１
５図は従来の原子炉本体構造における荷重伝達経路の説
明図である。 符号の説明 １・・・カランドリアタンク ４・・・カランドリア管　　１０・・・上部鉄水遮蔽体
１１・・・側部鉄水遮蔽体　１２・・・下部鉄水遮蔽体
１８．１９・・・鉄水スリーブ ２０・・・上部遮蔽コンクリ−１・ ２ＯＡ・・・上部遮蔽コンクリートの延長部２１・・・
薄板平板　　　　３０・・・Ｌ型状の薄板３２・・・遮
蔽体 ３３．４１・・・耐震サポート ４５・・・圧縮コイルはね（弾性体） 出願人　　株式会社　日立製作所 代理人　　弁理士　春　日　　諧 第 図 第 図 第 図 ＄１３ＦＩ ＋

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）上部鉄水遮蔽体とカランドリアタンクを一体化し
   、上部鉄水遮蔽体をカランドリアタンクで支持したこと
   を特徴とする圧力管型原子炉の本体構造。
2. （２）前記上部鉄水遮蔽体を前記カランドリアタンクと
   同一径に小径化したことを特徴とする請求項１記載の圧
   力管型原子炉の本体構造。
3. （３）前記上部鉄水遮蔽体の小径化により生じたスペー
   スに上部遮蔽コンクリートの延長部としてのコンクリー
   トを単独又は遮蔽体との組み合わせで設置したことを特
   徴とする請求項２記載の圧力管型原子炉の本体構造。
4. （４）前記上部鉄水遮蔽体を側部鉄水遮蔽体の上部に薄
   板平板を介して接続したことを特徴とする請求項１記載
   の圧力管型原子炉の本体構造。
5. （５）前記上部鉄水遮蔽体を側部鉄水遮蔽体の上部にＬ
   型状の薄板を介して接続し、該上部鉄水遮蔽体に耐震サ
   ポートを設けたことを特徴とする請求項１記載の圧力管
   型原子炉の本体構造。
6. （６）前記上部鉄水遮蔽体を側部鉄水遮蔽体の上部にベ
   ローズ機構を介して接続し、上部鉄水遮蔽体に耐震サポ
   ートを設けたことを特徴とする請求項１記載の圧力管型
   原子炉の本体構造。
7. （７）前記上部鉄水遮蔽体と前記上部遮蔽コンクリート
   の延長部との間に垂直方向に荷重を支持する弾性体を設
   置したことを特徴とする請求項３記載の圧力管型原子炉
   の本体構造。
8. （８）上部鉄水遮蔽体とカランドリアタンクを下部鉄水
   遮蔽体及び側部鉄水遮蔽体とは別の機器として一体化し
   て製作し、これを該下部鉄水遮蔽体及び側部鉄水遮蔽体
   と組み合わせ、最後に鉄水スリーブ及びカランドリア管
   を接合して圧力管型原子炉の本体構造とすることを特徴
   とする請求項１記載の圧力管型原子炉本体構造の製造方
   法。