JPH0317401A - 液体金属冷却型原子炉の蒸気発生装置 - 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】 ［発明の目的］ （産業上の利用分野） 本発明は冷却材として例えば液体ナトリウムのような液
体金属を使用する原子炉の蒸気発生装置に係る． （従来の技術） 冷却材として液体ナトリウム等の液体金属を使用する高
速増殖炉においては、原子炉冷却材である一次冷却材が
高レベルの放射能を帯びるので、一次冷却系と蒸気発生
系とは隔離されなければならない。さらに、一次冷却材
である液体ナトリウムと空気や水とは、非常に反応し易
く反応に際して大量の反応熱を発生する。従って，一次
冷却系とタービン駆動用の蒸気源となる水との間で，直
接に熱交換を行わせた場合蒸気側配管が破損したりする
と，水一液体金属反応の影響の炉心への波及が避けられ
ない．そのため、上記の直接の熱交換を行うことなく，
一次冷却系と蒸気発生系との間に二次冷却系を設置する
ようにしている。

第２図は従来の液体金属冷却型原子炉における冷却系を
示している。この図において，原子炉容器１の中心には
燃料集合体を装荷した炉心２が配置され、前記原子炉容
器ｌ内には前記炉心２を冷却する液体金属、例えば液体
ナトリウム等の冷却材３が充填されている。この冷却材
は原子炉容器１内に設置された一次主循環ポンプ４によ
って、炉心２を貫流して前記原子炉容器１内を循環され
る。さらに、原子炉容器１内には前記一次冷却材３と二
次冷却材との熱交換を行わせる中間熱交換器５が設置さ
れている。前記一次冷却材３，一次主循環ポンプ４，中
間熱交換器５は一次冷却系を構成する。

中間熱交換器５は、一次冷却材３の熱を二次冷却材に伝
達しこれにより昇温された二次冷却材は、給水ボンプＦ
に，よって給水され蒸気タービンＴに供給する蒸気を発
生する蒸気発生装置６に，第１の配管８ａを経由して送
られる．蒸気発生装置６において間接的に水と接触し蒸
気を発生させた二次冷却材は、第２の配管８ｂ、第３の
配管８ｃの間に設置された有液面機械式二次主循環ポン
プ７によって、前記中間熱交換器５に帰戻される．前記
中間熱交換器５、前記第１〜第３の配管８ａ、８ｂ、８
ｃ、蒸気発生装置６、二次主循環ポンプ７は二次冷却系
を構成する。

而して、従来の高速増殖炉においは前記二次冷却系の蒸
気発生装置６と二次主循環ポンプ７とは、原子炉建屋９
とは別個の建屋に配置されている。

上記のように、従来の高速増殖炉の二次冷却系において
は，蒸気発生装置６、二次主循環ボンプ７がそれぞれ別
体のものとして原子炉建屋に付属する補助建屋内に配置
されているため、前記各機器およびそれ等の間を接続す
る配管が前記補助建屋内空間の大きな割合を占めること
となる。その結果、補助建屋を大型としたリドレンタン
ク等の付帯設備の規模を大きくしたりする必要があり、
不経済であった。

更に、中間熱交換器５一蒸気発生装置６−二次主循環ボ
ンプ７一中間熱交換器５の接続を行う第工〜第３の配管
８ａ〜８Ｃは、それ等の接続点が何れも固定されたアン
カー点となっているため、前記各配管は熱伸縮を吸収し
なければならない。

そのため、前記各配管８８〜８Ｃにはループを形成させ
たり、蛇行を形成させたりしている。これにより、前記
配管の長さは勢い大きなものとなり、このためにも配管
の占める建屋内空間の割合が大きくなり、付帯設備の大
型化も避けられなかった．本出願人は従来の二次冷却系
の上記の問題を解決するものとして，特開昭６３−５８
２９６号において新規な二次冷却系につき開示した。第
２図と同一部分には同一符号を付した第３図は、前記開
示に係る二次冷却系を使用した高速増殖炉の系統図、第
４図は前記開示の二次冷却系における蒸気発生装置の具
体的構成を示す縦断面図，第５図は前記蒸気発生装置の
平面図、第６図はその要部である給水管台の縦断面図で
ある。

前記開示の二次冷却系においては，従来の蒸気発生装置
とは独立別個の二次主循環ポンプ７に代え蒸気発生装置
２０に電磁ポンプ２９を一体に組み込んで、別個独立の
蒸気発生装置および二次主循環ポンプを設置することに
よる従来の二次冷却系の問題点を解決し，さらに熱過渡
時の熱応力の最も厳しい給水管台にサーマルスリーブ構
造を適用して給水管台の熱応力の問題を解決している。

以下に前記蒸気発生装置２０の詳細な構造を説明する。

蒸気発生装置２０の円筒状の胴部２１の上部端板中心に
は、二次冷却材排出管２２が設けられその両側には二次
冷却材供給管２３がそれぞれ設けられている。胴部２ｌ
中心には，胴部２↓下端近傍から上端まで胴部軸線に沿
って伸びる二次冷却材上昇管２４が設けられ、この二次
冷却材上昇管の拡径した上端部内には，吐出口を前記二
次冷却材排出管２２に連通させた電磁ポンプ２５が設け
られている．なお、前記上部端板には上方に凸な膨らみ
が持たせてあり，前記二次冷却材供給管２３から供給さ
れた二次冷却材が胴部２ｌ上端近傍に自由液面ＦＬを形
成するようにされている。

また、胴部２１下端には胴部２１と同心の中空円筒状の
給水管台２６が設けられ、これを同心的に包囲して給水
ボンプＦと水入口配管２７で連通ずる円形の給水ヘッダ
２８が設けられている。給水ヘッダ２８と前記給水管台
２６とは，円周方向に分布した複数箇の水入口分配管２
９によって連通されている。

給水管台２６上面壁は給水管管板３０としてあり、この
管板３０には胴部２１の複数の同心円上に分布して胴部
軸線にほぼ平行な多数の伝熱管３１が植立され、これ等
の伝熱管の上端に設けた径方向部分は、胴部２１上端近
傍の側壁に円周方向に等配し、径方向外方に突出して設
けた４箇の出口蒸気室３２に連通されている．出口蒸気
室３２は隣接する２箇が出口蒸気ヘッダ３３によってま
とめられ、各出口蒸気へツダ３３は出口蒸気配管３４に
よって主蒸気管３５に連通されている。

なお、図中３６は胴部上部端板の膨らみによって形成さ
れた空間部を、３７は過剰となった二次冷却材をオーバ
フロータンクＦＴに流出させるオーバフローノズルを、
３８は胴部２工の上方部分に設けられ，蒸気発生装置２
０を建屋床面ＧＬに穿った取り付け孔３９の周囲に支持
させるスカートを、４０は胴部２１下端の下部鏡をそれ
ぞれ示している． 第６図は給水管台２６を拡大して示す縦断面図である。

この図において、下部鏡４０からは胴部２１と同心の二
重円筒状のサーマルスリーブ４１が垂下され、給水管台
２６はそのほぼ軸方向中間部を前記サーマルスリーブ４
１下端に取り付けられている。従って、給水管台２６上
端部近傍の外周と前記サーマルスリーブ４１内周との間
には、狭くしかも深い円環状のサーマルスリーブギャッ
プ４２が形威されている。なお、この図中４３は給水管
台２６への二次冷却材の熱の伝達を緩和する遮熱板を、
４４は給水管台２６の下面を密閉する蓋をそれぞれ示し
ている。

上記構成の前記開示の二次冷却系において、蒸気発生装
置２０は二次冷却材の電磁ボンプ２５によって強制的に
循環されるほかは、第２図に示した従来の二次冷却系の
蒸気発生装置６と全く同様にして蒸気を発生し，これを
蒸気タービンに供給する。

而して、前記開示の二次冷却系においては、蒸気発生装
置と二次主循環ポンプとが一体化されているため配管系
も簡単でよく、設置場所も従来より格段に小とすること
ができる．そのため、中間熱交換器→蒸気発生装置間，
蒸気発生装置→中間熱交換器間の配管４５．４６に熱伸
縮吸収のためのループや蛇行を設けても、それ程場所を
取らず補助建屋、付帯設備等の大型化を招くおそれはな
い。

（発明が解決しようとする課題） 上記構戒の前記開示の二次冷却系において問題となるの
は、前記の狭くしかも深い円環状のサーマルスリーブギ
ャップである。すなわち，蒸気発生装置の点検その他に
際して蒸気発生装置内の二次冷却材を抜き取った場合に
も、前記サーマルスリーブギャップ内の二次冷却材はド
レンされずに残留する。これが隙間腐食等を引き起こす
おそれがある。

本発明は上記の事情に基づきなされたもので、二次冷却
材のドレン時に、サーマルスリーブギャップに二次冷却
材が全く残留することがない液体金属冷却型原子炉の蒸
気発生装置を提供することを目的としている。

［発明の構或］ （課題を解決するための手段） 本発明の液体金属冷却型原子炉の蒸気発生装置は，円筒
状の胴部と，この胴部の上部端板に接続された二次冷却
材供給管と，前記胴部下部鏡に取り付けた給水管台と、
この給水管台に植立され前記胴部の上部側壁に設けた出
口蒸気室に連通ずる伝熱管と、前記胴部軸線に沿って設
けられた二次冷却材上昇管と、この二次冷却材上昇管の
上部に設けられ前記上部端板中心に設けた二次冷却材排
出管に吐出口を連通させた電磁ポンプとを有するものに
おいて、前記給水管台を前記下部鏡内面から胴部内に向
けて突設したサーマルスリーブの上端に取り付けたこと
を特徴とする。

（作用） 上記構或の本発明の液体金属冷却型原子炉の蒸気発生装
置においては、サーマルスリーブギャップが下部鏡外面
、すなわち大気中に解放しているため、点検その他のた
めに二次冷却材をドレンした場合にサーマルスリーブギ
ャップ内に二次冷却材が残留することはなく、二次冷却
材の残留による隙間腐食を生じることはない。

（実施例） 第６図と同一部分には同一符号を付した第１図は、本発
明一実施例の要部の拡大縦断面図である。

この図において，サーマルスリーブ４１は下部鏡４０か
ら胴部内に突出して設けられ、給水管台２６は前記サー
マルスリーブ４１の上端に取付、固定されている。

従って、サーマルスリーブギャップ４２は下部鏡４０外
面、すなわち大気中に下向きに開いていることとなるた
め、蒸気発生装置の点検その他に際しての二次冷却材ド
レン時に．サーマルスリーブギャップに二次冷却材が残
留することはない。

なお、蒸気発生装置としての作動は前記開示の二次冷却
系における蒸気発生装置と全く同じである。

［発明の効果］ 上記から明らかなように，本発明の液体金属冷却型原子
炉の蒸気発生装置においては、サーマルスリーブギャッ
プが下部鏡外面、すなわち大気中に解放しているため，
点検その他のために二次冷却材をドレンした場合にサー
マルスリーブギャップ内に二次冷却材が残留することは
なく、二次冷却材の残留による隙間腐食を生じることは
ない。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明一実施例の要部拡大縦断面図，第２図は
従来の液体金属冷却型原子炉の模式的系統図、第３図は
前図に示した従来の原子炉における二次冷却系の欠点を
除去するため本出願人が開発し、特開昭６３−５８２９
０号において開示した蒸気発生装置を使用した液体金属
冷却型原子炉の模式的系統図，第４図は前記開示の蒸気
発生装置の縦断面図、第５図はその平面図、第６図はそ
の要部である給水管台の縦断面図である，↓・・・・・
・原子炉容器　２・・・・・・炉心　３・・・・・・冷
却材４・・・・・一次主循環ボンプ　５・・・・・・中
間熱交換器２０・・・・・・蒸気発生装置　２１・・・
・・・胴部　２２・・・・・・二次冷却材排出管　２３
・・・・・・二次冷却材供給管２４・・・・・・二次冷
却材上昇管　２５・・・・・・電磁ポンプ　２６・・・
・・・給水管台　３１・・・・・・伝熱管　３２・・・
・・・出口蒸気室 ４３

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　円筒状の胴部と、この胴部の上部端板に接続された二
   次冷却材供給管と、前記胴部下部鏡に取り付けた給水管
   台と、この給水管台に植立され前記胴部の上部側壁に設
   けた出口蒸気室に連通する伝熱管と、前記胴部軸線に沿
   って設けられた二次冷却材上昇管と、この二次冷却材上
   昇管の上部に設けられ前記上部端板中心に設けた二次冷
   却材排出管に吐出口を連通させた電磁ポンプとを有する
   ものにおいて、前記給水管台を前記下部鏡内面から胴部
   内に向けて突設したサーマルスリーブの上端に取り付け
   たことを特徴とする液体金属冷却型原子炉の蒸気発生装
   置。