JPH0287098A - 高速増殖炉の原子炉カバーガス系 - 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〕 本発明は高速増殖炉の原子炉カバーガス系に係り、特に
設備物量及び設置スペースが小さく経済的な原子炉カバ
ーガスを提供するのに好適な原子炉容器浸漬型ベーパト
ラップ採用の高速増殖炉原子炉カバーガス系に関する。

〔従来の技術〕

高速増殖炉には、例えば”ｌｌ４ＧＦＲ／６１５ｐｅｃ
ｉａｌｉｓｕｔ’ｓ　Ｍｅｅｔｉｎｇ　ｏｎ　Ｆａｓｔ
　Ｒｅａｃｔｏｒ　Ｃｏｖｅｒ　Ｇａｓ　Ｐｕｒｉｆｉ
ｃａｔｉｏｎ”、　ＩＡＥＡ、　ＶＩＥＮＮＡ、　１９
８７に記載のように、原子炉容器内において液体金属に
よる原子炉冷却材液面の上部に形成された原子炉カバー
ガス層と、カバーガス供給系と、カバーガス排気系とか
らなる原子炉カバーガス系が設けられている。以下に第
８図を参照して、タンク型高速増殖炉の原子炉カバーガ
ス系の従来例を説明する６ タンク型高速増殖炉においては、冷却材であるナトリウ
ム等の液体金属は炉心１７で加熱され約５００℃となっ
てホットプレナム１１に流入する。

ホットプレナム１１内の冷却材は中間熱交換器で熱を２
次系に伝えて冷却され、約３５０℃のコールドプレナム
１２に流入する。コールドプレナム１２内の冷却材は、
１次ポンプ１４で加圧され、再び炉心に流入する。

原子炉容器１０内において、ホットプレナムの冷却材は
、アルゴンガス等の不活性ガスを用いた原子炉カバーガ
ス１３で、その液面上を覆われている。

この原子炉カバーガス中には、液体金属冷却材のミス１
〜及びベーパが大量に浮遊している。

原子炉カバーガス系は、１次ポンプ１４のシャフト１５
の軸受部９へ、常時ブローダウンガスを供給するカバー
ガス供給系２５と、原子炉カバーガス圧力を一定に保つ
ため、供給されたカバーガス流量分たけ排気するカバー
ガス排気系２６から構成されている。１次ポンプシャフ
ト軸受部プロータウンガスは、カバーガス中の液体金属
冷却材のミスト及びベーパが、軸受部間隙部へ上昇して
付着することを防止するために必要となるカバーガス下
降流を形成するためのものである。また、カバーガス排
気系には、放射能を有するカバーガスを気体廃棄物処理
系に排気するため、この下流側設備が液体金属冷却材の
ミスト及びベーパで閉塞しないように、これらを除去す
るためのミストトラップ２７及びベーパトラップ２８が
設置されている。

一般に原子炉カバーガス中の液体金属冷却材ミスト及び
ベーパ濃度は、数百ｐｐｍと言われており、ミストトラ
ップ２７で、ます液滴（ミスト）を主に除し、ミスト及
びベーパ濃度を数百ｐｐｍに低減する。次に、ベーパト
ラップ２８で、蒸気（ベーパ）を主に除去し、最終的な
ミスト及びベーパ濃度を数ｐｐｍ以下に低減する。

ベーパトラップ２８では、カバーガス中に存在する液体
金属蒸気を冷却して、濃縮又は凝固させて捕獲するため
、冷却ガスによる冷却系２９を設置するのが一般的であ
る。

また、ミストトラップ２７及びベーパトラップ２８は、
設備の多重性を要求され、２系列設置することが一般的
である。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の原子炉カバーガス系は、カバーガス排気系入
口における液体金属冷却材のミスト及びベーパ濃度を低
減させる点について配慮かなされておらず、下記の問題
があった。

■ミスト及びベーパを除去するための設備が大きい。

■このため、原子炉容器外へ設置せざるを得す、設置ス
ペースが大きく必要となる。

■このため、放射線遮蔽のための設備も大きく必要とな
る。

■原子炉容器から排気されるカバーガス量が、気体廃棄
物系の処理容量の主要因子となっており、このため気体
廃棄物処理系設備が大型化している。

本発明の目的は、ミスト及びベーパの除去装置をコンバ
ク１−にし、原子炉カバーガス系の物量及び設置スペー
スを低減することを可能とする経済的な高速増殖炉カバ
ーガス系を提供することにある。

本発明の他の目的は、ミスト及びベーパの除去装置をコ
ンパクトにし、原子炉カバーガス系の物量及び設置スペ
ースの低減か可能な上、さらに排気カバーガス量の低減
も可能とした経済的な高速増殖炉カバーガス系を提供す
ることにある。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的は、原子炉容器内に配置され、低温の冷却材を
確保する低温冷却材部と、該低温の冷却材よりも上方に
設置されたフィルタとを有し、カバーガスを低温の冷却
材中に通し、更にフィルタを通して排気する原子炉容器
浸漬型ベーパトラップを設けることにより達成される。

ここで好ましくは、前記フィルタを原子炉ルーフデツキ
内に設置し、該原子炉ルーフデツキ用の冷却ガスの流路
を該フィルタの周囲に延長して設け、その冷却ガスでフ
ィルタを冷却する。

また上記目的は、前記原子炉容器浸漬型ベーパトラップ
のカバーガス出口と原子炉ルーフデツキ゛に支持された
１次ポンプシャフトの軸受部とを連絡する通路を原子炉
ルーフデツキ内に設け、該通路に循環ファンを設置し、
原子炉容器外のカバーガス供給系とカバーガス排気系を
削除し、原子炉構造内でカバーガスを再循環させること
により達成される。この場合、循環ファンの代わりに、
前記１次ポンプシャフトに設けた羽根により構成されな
ファンを使用してもよい。

〔作用〕

原子炉カバーガス中の液体金属冷却材のミスト及びベー
パの濃度は、そのカバーガスが接する冷却材温度が低く
なる程、低くなる。例えば、冷却材がナトリウムの場合
、ナトリウム温度が５００℃の場合、カバーガス中のナ
トリウムミスト及びベーパの濃度は約３万ｐｐｍと高い
が、３５０℃の場合的６００ｐｐｍ、２００℃の場合的
ｌｐｐｍと低くなる。従って、約５００℃と高温のホヅ
トプレナムに接した原子炉カバーガスをそのまま排気す
ると、ミストおよびベーパ濃度が非常に高いが、本発明
のように原子炉容器内に低温冷却材部を形成し、その中
に原子炉カバーガスを通過させると、ミスト及びベーパ
濃度を飛躍的に低減させることかできる。

以上の低温冷却部の作用によりより従来のミストトラッ
プが削除できる。また、該低温冷却材部の上方にフィル
タを配置することにより従来の下流のベーパトラップが
削除できる。このようにして本発明によればコンパクト
な原子炉容器浸漬型ベーパトラップを構成することかで
き、原子炉カバーガス系の物量及び設置スペースを低減
することができる。

また、ベーパトラップとしてのフィルタを原子炉ルーフ
デツキに設置し、原子炉ルーフデツキ用の冷却ガスの流
路をフィルタの周囲に延長して設けることにより、フィ
ルタの冷却にルーフデツキ冷却用の冷却ガスを利用する
ことが可能となる。

また本発明においては、原子炉容器浸漬型ベーパトラッ
プのカバーガス出口と原子炉ルーフデツキに支持された
１次ポンプシャフトの軸受部とを連絡する通路を原子炉
ルーフデツキ内に設け、該通路に循環ファンを設置する
ことにより、排気ガスを、そのまま１次ポンプシャフト
軸受部のブローダウンガスとして再循環使用することが
可能となり、原子炉容器外のカバーガス供給系とカバー
ガス排気系の配管・機器を全て削除できることになる。

これにより原子炉カバーガス系の一層の物量及び設置ス
ペースの低減が可能となり、更に排気カバーガス量も低
減することができる。更にこの場合、当該循環ファンの
代わりに、１次ポンプシャフトに設けた羽根により構成
されたファンを使用し、ガス循環動力として自給方式を
採用することにより、循環ファンの設置も不要となり、
層のコンパクト化が図れる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図及び第２図により説明
する。

第１図は、本実施例による原子炉容器浸漬型ベーパ１〜
ラツプを組み込んだタンク型高速増殖炉の原子炉構造全
体図であり、第２図は原子炉容器浸漬型ベーパトラップ
の拡大図である。

タンク型高速増殖炉は、第１図に示すように、冷却材で
あるナトリウム等の液体金属を内蔵する原子炉容器１０
を有し、この中に炉心１７を配置すると共に、内部をホ
ットプレナム１１とコールドプレナム１２に区画してい
る。冷却材は炉心１７で加熱され約５００℃となってホ
ットプレナム１１に流入し、ホットプレナム１１内の冷
却材は図示しない中間熱交換器で熱を２次系に伝えて冷
却され、約３５０℃のコールドブレナム１２に流入する
。コールドプレナム１２内の冷却材は、１次ポンプ１４
で加圧され、再び炉心１７に流入する。

原子炉容器１０の上部にはルーフデツキ１８か設置され
、ルーフデツキ１８内には矢印２１で示されるように流
路１９を冷却ガスが流れ、ルーフデツキ１８はこの冷却
ガスにより冷却される。

原子炉容器内において、ホットプレナムの冷却材は、ル
ーフデツキ１８に直接接しないようにアルゴンガス等の
不活性ガスを用いた原子炉カバーガス１３でその液面上
を覆われている。この原子炉カバーガス中には、液体金
属冷却材のミスト及びベーパが大量に浮遊している。

本実施例の原子炉カバーガス系は、１次ポンプ１４のシ
ャフト１５の軸受部９へ常時プ１コータウンガスを供給
するカバーガス供給系２５と、原子炉容器１０内に組込
まれ、ミス１〜トラツプ及びベーパトラップとして機能
する原子炉容器浸漬型ベーパトラップ５０と、原子炉カ
バーガス圧力を一定に保つなめ、供給されたカバーガス
流量分だけ排気するカバーガス排気系５１とから構成さ
れている。図中、カバーガスの流れは矢印２０で示され
ている。１次ポンプシャフト軸受部９のブロータウンガ
スは、カバーガス中の液体金属冷却材のミスト及びベー
パか、軸受部９の間隙部へ上昇して付着することを防止
するために必要となるカバーガス下降流を形成するため
のものである。

本実施例の原子炉容器浸漬型ベーパトラップ５０は、第
２図から良く分かるように、原子炉ルーフデツキ１８か
ら吊り下げられた容器を構成する胴体１、カバーガス入
口管２、胴体１に内蔵された冷却材としての内部液体金
属３、ベーパトラップ用フィルタ４、カバーガス出口管
５、ベーパトラップ内遮蔽体６、冷却コイル７から構成
されている。また、ベーパトラップ５０のルーフデツキ
貫通部には、ルーフデツキ用冷却ガスの流路１９の延長
部として構成され、ルーフデツキ用冷却ガスを利用した
ベーパトラップ冷却用ガス流路８を設けている。

ベーパトラップ５０内の内部液体金属は、冷却コイル７
によって冷却されており、ホットプレナム１１の上部の
原子炉カバーガス１３を、カバーガス入口管２を通して
、内部液体金属３内を気泡として通過させることにより
、原子炉カバーガス中の液体金属冷却材のミスト及びベ
ーパを除去する。ホットプレナムの冷却材温度及び内部
液体金属温度が、例えば、それぞれ５００℃及び２００
℃の場合、ミスト及びベーパ濃度は、約３万ｐｐｍから
約ｌｐｐｍに除去させることが可能となる。

このように内部液体金属を通過したカバーガスは、その
後、ルーフデツキ用冷却ガスで冷却されたベーパトラッ
プ用フィルタ４を通過して、更にベーパを除去した後、
遮蔽体６内をカバーガス出口管５を通して通過した後、
原子炉容器外へ排気される。

このように構成された本実施例の原子炉カバーガス系に
おいては、カバーガス供給系２５からｆ共給されたカバ
ーガスは、１次ポンプシャ７１〜軸受部９をブ１：′？
−ダウンしながら原子炉カバーガス部１３に流入する。

原子炉カバーガス部１３のカバーガスは、原子炉容器浸
漬型ベーパトラップ５０のカバーガス入［１管２を通っ
て内部液体金属３内を通過してミス１〜及びベーパを殆
ど除去した後、ベーパ１〜ラツプ用フイルタ４を通し、
更にベーパを除去した後、カバーガス出１］管５を通し
て、原子炉容器外へ出て、カバーガス排気系５１１り放
射能処理のため体廃棄物処理系へ導かれる。一方、原子
炉ルーフデンキ１８を冷却するために設けられているル
ーフデツキ冷却用ガス流路１つは、ベーパ１〜ランプ用
フイルタ外周部に設置されな流路８を通って流れ、ベー
パ１〜ラツプ５０及びフィルタ４の冷却も行う。

以上、説明した本実施例によれば、次の効果か得られる
。

■　従来、原子炉容器１０外に設置していたミス１〜ト
ラップを、炉容器内に浸漬させた液体金属容器１に置き
換えられ、配置スペースが大幅に改善される。

■　上記により、従来原子炉容器外に設置していたベー
パトラップを、上記の原子炉容器内に浸漬させた液体金
属容器の−１一部で、原子炉ルーフデツキ１８内に設置
でき、配置スペースか大幅に改善される。

■　上記ベーパ１−ラップの冷却に、原子炉ルーフデツ
キの冷却ガスを利用することにより、従来、ベーパ１〜
ラツプ専用に設置していた冷却ガスか不要とできる。

■　上記■、■、■により、全体として、原子炉容器浸
漬型ベーパトラップか可能となり、設備物景のコンパク
ト化、原子炉容器外の配置スペース及び遮蔽設備の大幅
な低減が可能となる。

本発明のその他の実施例を第３図から第５図により説明
する。これらは、第１図及び第２図の実施例にて示した
原子炉容器浸漬型ベーパトラップの低温液体金属冷却材
部を他の方法にて実現したものである。

第３図の実施例においては、原子炉容器浸漬型ベーパト
ラップ５２は、第８図の従来の原子炉構造における炉容
器壁冷却層２４にあるコールドプレナム１２内の低温の
液体金属冷却材中に、第１図及び第２図の実施例と同様
に原子炉カバーガスを通過させたものである。この実施
例において原子炉カバーガス１３は、カバーガス入口管
２を通して、低温液体金属か存在している炉容器壁冷却
層２４の中に通過させてミスト及びベーパを殆ど除去し
た後、］二部のベーパトラップ用フィルター４、カバー
ガス出口管５を通して排気させる構成となっている。ベ
ーパ１〜ラツプ用フイルタの冷却には、第１図及び第２
図の実施例と同様に、ルーフデツキ冷却用ガスを利用す
る。

第４図の実施例では、原子炉容器浸漬型ベーパトラップ
５３は、第３図と同じくコールドプレナム１２の低温の
液体金属冷却部材を利用するか、炉容器壁冷却層２４を
利用せず、専用のコールドプレナム冷却材スタンド３０
を設置して、原子炉カバーガスを通過させるものである
。

第７図の実施例において、原子炉容器浸漬型ベーパトラ
ップ５４は、低温の液体金属冷却材部として、従来から
存在するコールドトラップ２３を利用して構成されてい
る。コールド１〜ラツプ２３は、原子炉容器内冷却材を
冷却して不純物をメツシュに析出させて純化するための
設備である。コールドｊ・ラップ人口３１から流入した
冷却材は、点線の矢印２２で示されるように、電磁ポン
プ３２で循環され、戻り冷却材との熱交換器３３で冷却
され、更に冷却コイル７で冷却される。この後、メツシ
ュ部３４を通して不純物を捕獲した後、再び熱交換器３
３を通って昇温され、コールド１へラップ出口３５を通
って原子炉容器１０内へ戻る。

この過程において、冷却材は、冷却ガスコイル出口部３
５で約１２０℃まで冷却される。そこで、原子炉カバー
ガスを、カバーガス入口管２によって冷却ガスコイル７
の部分へ導いて、この約１２０℃の低温冷却材中を通過
させて、ミスト及びべ−パの殆どを除去する。このカバ
ーガスは、上部に設置しなベーパトラップ用フィルタ４
で更にベーパを除去し、コールドトラップ内遮蔽体３９
の中に設けたカバーガス出口管５を通して、原子炉容器
外へ出し、気体廃棄物処理系へ排気する。ベーパトラッ
プ用フィルタ４の冷却には、第１図及び第２図実施例と
同様に、ルーフデツキ冷却用ガスを利用する。

第３図から第５図に示した実施例によれば、第１図及び
第２図に示した実施例の効果に加え、ベーパトラップ用
の特別な液体金属冷却が不要となるという効果がある。

本発明の更に他の実施例を第６図に示す。第６図には、
第１図及び第２図に示した実施例の原子炉容器浸漬型ベ
ーパトラップ５０を応用したが、第３図から第５図に示
すいずれの実施例のものを用いても良い。第６図の実施
例は、原子炉容器浸漬型ベーパｌ−ラップ５０のカバー
ガス出口管５を原子炉ルーフデツキ１８内において１次
ポンプシャフト１５の軸受部９に接続し、カバーガス出
口１つ 管５内に循環ファン３８を設け、その排気ガスを１次ポ
ンプシャフト軸受部９に供給するようにし、これにより
原子炉カバーガス系全体を、全て原子炉構造内に集約さ
せたものである。

本実施例によれば、従来、原子炉横道外に設置していた
カバーガス供給系及び気体廃棄物処理系へのカバーガス
排気系を、全て削除することができ、大幅な物量の低減
、配置スペースの削減及び遮蔽設備削減が可能となり、
また排気カバーガス量を低減できると共に、気体廃棄物
処理系の設備容量も大幅に削減できる。

本発明の更に他の実施例を第７図に示す。本実施例は、
第６図の実施例において、１次ポンプシャフト１５に羽
根１６を設置し、１次ポンプシャフトの回転によって羽
根を回転させることにより、カバーガスの循環を行うも
のであり、これにより第６図に示した循環ファン３８の
設置は不要となり、物量、設置スペース等の一層の削減
か可能になるという経済的効果が得られる。

なお、以上本発明の実施例をタンク型高速増殖炉に適用
した場合について説明したが、本発明はループ型の高速
増殖炉にも同様に適用できるものである。

〔発明の効果〕

本発明によれば、原子炉カバーガス中の液体金属冷却材
のミスト及びベーパの除去装置として原子炉容器浸漬型
のベーパトラップを構成することにより、カバーガス排
気設備の大幅な物量削減が可能となる。またこれにより
、原子炉容器外の配置スペース及び遮蔽設備を削除する
ことができる。

また、排気カバーガスを１次ポンプシャフトの軸受部の
ブローダウンガスとして再循環使用することにより、カ
バーガス供給系の物量及び配置スペースが大幅に削減で
きると共に、気体廃棄物処理系へ排気されるカバーガス
量を大幅に削減でき、その設備物量を削減できる。

以上により、従来に比べ、物量及び配置スペースが大幅
に削減でき、また排気カバーガス量も低減でき、経済的
な原子炉カバーガス系を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実繕例によるタンク型高速増殖炉の
原子炉カバーガス系の全体構成を示す概略図であり、第
２図はその原子炉カバーガス系の要部である原子炉容器
浸漬型ベーパトラップ部分の拡大図であり、第３図は本
発明の他の実施例による原子炉容器浸漬型ベーパトラッ
プ部分の拡大図であり、第４図は本発明のさらに他の実
施例による原子炉容器浸漬型ベーパ１−ラップ部分の拡
大図であり、第５図は本発明のまた更に他の実施例によ
る原子炉容器浸漬型ベーパトラップ部分の拡大図であり
、第６図は本発明の他の実施例による原子炉カバーガス
系の全体構成を示す概略図であり、第７図は本発明のま
た他の実施例による原子炉カバーガス系の全体構成を示
す概略図であり、第８図は従来のタンク型高速増殖炉の
原子炉カバーガス系の全体構成を示す概略図である。 符号の説明 １・・・胴体（容器又は低温冷却材部）３・・・内部液
体金属（冷却材） ４・・・フィルタ ７・・・冷却コイル ８・・・ベーパＩ〜ラップ冷却用ガス流路９・・・１次
ポンプシャフト軸受部 １０・・・原子炉容器 １１・・・ホラ１〜プレナム １２・・・コールドプレナム １３・・・原子炉カバーガス １４・・・１次ポンプ １５・・・１次ポンプシャフト １６・・・羽根 １８・・・原子炉ルーフデツキ １９・・・ルーフデツキ用冷却ガス流路２３・・・コー
ルドトラップ（低温冷却材部）２４・・・原子炉容器壁
冷却層（低温冷却材部）２５・・・カバーガス供給系 ３０・・・スタンド（低温冷却材部） ３８・・・循環ファン ５０・・・原子炉容器浸漬型ベーパトラップ５１・・・
カバーガス排気系

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）原子炉容器内において液体金属による原子炉冷却
   材液面の上部に形成された原子炉カバーガス層と、カバ
   ーガス供給系と、カバーガス排気系とからなる高速増殖
   炉の原子炉カバーガス系において、 原子炉容器内に配置され、低温の冷却材を確保する低温
   冷却材部と、該低温の冷却材よりも上方に設置されたフ
   ィルタとを備え、カバーガスを低温の冷却材中に通し、
   更にフィルタを通して排気する原子炉容器浸漬型ベーパ
   トラップを設けたことを特徴とする高速増殖炉の原子炉
   カバーガス系。
2. （２）前記低温冷却材部は、原子炉容器のホットプレナ
   ム内に配置され冷却材を内蔵する容器と、該容器内に配
   置され該冷却材を冷却する冷却コイルとからなり、前記
   低温の冷却材として該冷却コイルで冷却された冷却材を
   使用することを特徴とする請求項１記載の高速増殖炉の
   原子炉カバーガス系。
3. （３）前記低温冷却材部は、原子炉容器のコールドプレ
   ナムの冷却材が侵入する原子炉容器壁冷却層を利用して
   構成され、前記低温の冷却材とっして該原子炉容器壁冷
   却層内のコールドプレナムの冷却材を使用することを特
   徴とする請求項１記載の高速増殖炉の原子炉カバーガス
   系。
4. （４）前記低温冷却材部は、原子炉容器のホットプレナ
   ムに設けられコールドプレナムの冷却材が侵入するスタ
   ンドを有し、前記低温の冷却材として該スタンドに侵入
   したコールドプレナムの冷却材を使用することを特徴と
   する請求項１記載の高速増殖炉の原子炉カバーガス系。
5. （５）前記低温冷却材部は、原子炉容器のホットプレナ
   ム内に挿入されているコールドトラップと合体して構成
   され、前記低温の冷却材として該コールドトラップ内の
   低温冷却材を使用することを特徴とする請求項１記載の
   高速増殖炉の原子炉カバーガス系。
6. （６）前記フィルタを原子炉ルーフデッキ内に設置し、
   該原子炉ルーフデッキ用の冷却ガスの流路を該フィルタ
   の周囲に延長して設け、その冷却ガスでフィルタを冷却
   することを特徴とする請求項１記載の高速増殖炉の原子
   炉カバーガス系。
7. （７）前記原子炉容器浸漬型ベーパトラップのカバーガ
   ス出口と原子炉ルーフデッキに支持された１次ポンプシ
   ャフトの軸受部とを連絡する通路を原子炉ルーフデッキ
   内に設け、該通路に循環ファンを設置し、原子炉容器外
   のカバーガス供給系とカバーガス排気系を削除し、原子
   炉構造内でカバーガスを再循環させることを特徴とする
   請求項１記載の高速増殖炉の原子炉カバーガス系。
8. （８）前記循環ファンの代わりに、前記１次ポンプシャ
   フトに設けた羽根により構成されたファンを使用するこ
   とを特徴とする請求項７記載の高速増殖炉の原子炉カバ
   ーガス系。