JPH0325396A - 高速増殖炉 - 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】 ［産業上の利用分野コ 本発明は高速増殖炉の原子炉の構造に関する。

［従来の技術］ 従来のタンク形高速増殖炉においては、炉心を収容する
原子炉容器の内部に液体金属のｌ次冷却材を封入し、同
容器内の熱を外部に取り出すために中間熱交換器を同容
器内に設け，これにおいて外部から導入された液体金属
の２次冷却材と１次冷却材と熱交換させる。原子炉容器
内における１次冷却系と２次冷却系の循環力を得るため
に、同容器内に電磁フローカプラーポンプを設けこれに
よって両冷却材の循環を行なわせる構造が採られている
。たとえば特許出願公開昭和６１年第５４４９５号にお
いては、タンク形高速増殖炉の中間熱交換器に環状電磁
フローカプラーポンプを組合せ、原子炉容器内に組み込
む基本構或が開示されているが、中間熱交換器と環状電
磁フローカプラーポンプが一体構造となって示されてい
る．またこの場合、電磁ポンプのステータコイルは原子
炉容器内の１次冷却材内に浸設されている．また、この
従来技術においては、中間熱交換部とフローカプラーポ
ンプの流路が同一となっている。

［発明が解決しようとする課題］ 上記の従来技術では、カプラーポンプのステータコイル
の冷却が困難である。また、中間熱交換部とフローカプ
ラーポンプの流路が同一であることによりこれらの製作
、組立が困難である。その他従来技術では１次冷却系お
よび２次冷却系の流路長さが長いなど実際に高速増殖炉
を製作する上で十分に構造面で合理化されていない。

本発明は，上述の諸問題を解決する構造の高速増殖炉の
構造を提供とようとするものである。

［課題を解決するための手段〕 上記の課題は、円筒状原子炉容器内に原子炉炉心を収容
し、炉心を冷却する液体金属からなる１次冷却系と原子
炉内の熱を外部に取り出すための液体金属からなる２次
冷却系を熱交換する中間交換器及びこれら冷却材を移送
する電磁フローカプラーポンプを設けてなるものにおい
て、前記円筒状原子炉容器の内壁に近接配置された環状
中間交換器，同円筒状原子炉容器の内壁に近接しかっこ
の環状中間交換器の下部に配置された環状電磁フローカ
プラーポンプを設けることによって解決される。

［作用］ 原子炉容器内に電磁フローカプラーポンプ及び中間熱交
換器を原子炉容器の内壁に近接した環状形状に形成し電
磁フローカプラーポンプを中間熱交換器の下部に設置す
ることにより、原子炉容器内のこれら機器の配置を合理
化でき、原子炉の小型化が実現すると共に、炉心一熱交
換器一ボンプー炉心という炉心を冷却するための１次冷
却材の流路長さを最小にする事が出来る。

［実施例コ 以下、本発明の一実施例を第１図から第８図により説明
する。

第２図は環状フローカプラーポンプを用いた液体金属冷
却原子炉の冷却系系統図であり，本図を用いて全体の冷
却材の流れを説明する。

液体金属冷却原子炉の冷却系は一般に炉心を冷却する一
次冷却材から中間熱交換器を介して二次冷却材に伝熱し
、蒸気発生器により二次冷却材の熱で水を蒸気に変え、
タービン発電機で発電する構或となっている。

１次冷却材は白ぬき矢印ｌ５に示す様にコールドプレナ
ム６から炉心部１へ流入し、そこで加熱された一次冷却
材はホットプレナム７から環状中間熱交換器５上部の入
口より流入し，伝熱管外部を下降しながら２次冷却材と
熱交換し、降温し、流出口から流出した後、環状電磁フ
ローカプラーポンプ４の一次側流入口から同ボンプ４の
１次流路へ流入する。１次流路内で１次冷却材は環状電
磁フローカプラーポンプ４の電磁石１０（第１図）によ
る磁場と２次冷却材の流体力で生ずる電磁力により駆動
力を与えられ、再び炉心下部のコールドプレナム６へ流
入し、一次冷却材＠環流路が形成される。

また、２次冷却材料は黒塗り矢印１６に示す様に２次循
環ポンプ１８の騙動力によって環状中間熱交換器５の下
部に設置された２次入口プレナム８へ吐出され、環状電
磁フローカプラーポンブ４の下部内壁に設けられた２次
側流入口から同ボンプ４の２次流路へ流入し上昇する。

環状電磁フ口ーカプラーポンプ４の上部内壁に設けられ
た２次側流出口から流出した２次冷却材は環状中間熱交
換器５に下部管板より流入し、伝熱管内部を１次冷却材
を熱交換しながら上昇し、上部管板から流出した後，配
管により蒸気発生器１９に導かれる。

蒸気発生器ｌ９内で水・蒸気を熱交換した２次冷却材は
再び２次循環ポンプ１８によって循環される． 蒸気発生器１９で発生した水蒸気は発電機を駆動する蒸
気タービンなどに供給され動力源として消費される。ま
た、斜線矢印１７に示すように原子炉容器２の下部外壁
より流入した空気は原子炉容器２の外側に設けられた自
然通風路９を上昇しながら原子炉容器２を自然冷却して
いるため、出力運転中は、原子炉容器２の換気空調系の
役割を果たし、原子がトリップ後は崩壊熱除去系の役割
を果たす。

第１図の原子炉縦断面図に依り原子炉構造を説明する。

本図に示す如く、炉心部１の上部である原子炉容器２の
内周に環状電磁フローカプラーポンプ４が設置され，さ
らにその上には環状電磁フローカプラーポンブ４の流路
と構造的に接続する環状中間熱交換器５が設置される。

また，これらの下に１次系プレナム隔１２０を設け低圧
の１次系ホットプレナム７と高圧の１次系コールドプレ
ナム６に区画する。この１次系プレナムＩ！壁２０は、
環状電磁フローカプラーポンプ４、環状中間熱交換器５
及びこれらを接続する構造物を下部より支持する支持構
造を兼用する。環状中間熱交換器５の原子炉容器２に対
する熱膨張はルーフスラブ３３上に設けたべローズ１４
によって吸収される． 尚、原子炉容器２と環状電磁フローカプラーボンプ４、
環状中間熱交換器５の平面配置（断面Ａ−Ａ）は第３図
に示すようになっており、２次入口配管３４が中間熱交
換器５の内部を下降している． 第５図は，環状電磁フローカプラーポンプ本体の鳥かん
図，第６図は，環状電磁フローカプラーポンプ及び環状
中間熱交換器の構造を示す縦断面図である．環状電磁フ
ローカプラーポンプは、仕切壁１２，内壁２３、外壁２
４より形成されるフローダクト１３、外側鉄心２１、内
側鉄心２２及．び電磁コイル１０から構成される。２次
循環ポンプによって駆動された２次冷却材が，黒塗り矢
印１６で示すように、仕切壁１２レこよって仕切られた
フローダクト１３内をｌつおきに上昇する際に外側鉄心
２１は、内側鉄心２２、及び電磁コイル１０によって誘
起される電磁気力を生じその力により隣りあうフローダ
クト１３内の１次冷却材を白抜き矢印１５のように下方
へ駆動する。ポンプ１次側流入口２８、及びポンプ２次
側流入口２９は、図示のように、フローダクト１つ置き
に設けられる。即ち、環状ポンプを稼働すると、高圧に
て吐出された２次冷却材は、環状電磁フローカプラーポ
ンプ下部の２次側流入口２９を通り、環状電磁フローカ
プラーポンプ内壁２３、外壁２４と仕切壁で形成される
フローダクト１３の２次側流路に入り、２次側流路内を
上昇して流動する。２次冷却材が２次流路内を上昇流動
するときには、その２次冷却材が電磁石１０による磁界
を横切ることとなる。このため内周壁２３及び外周Ｈ１
２４とで囲われた環状の領域に、両壁２３，２４に沿っ
た環状の電流が誘起される。この電流により両壁２３，
２４に垂直な放射状磁界の環境下で１次流路内の１次冷
却材が下向きの作用力を受けると，その１次冷却材は２
次冷却材の流れとは逆向きの方向である下向きに流動す
る。これらの原理はいわゆるフレミング右手及び左手の
法則によっている，原子炉容器２内壁周囲に、環状電磁
フローカプラーポンプ４と環状中間熱交換器５が設置さ
れ、これらの構造物は１次系プレナム隔壁２０の上部に
設置され一体構造となる．環状電磁フローカプラーポン
プ４は，外側鉄心２１、内側鉄心２２、コイル１０、流
路形成用の内壁２３、外ｕ２４、及び１次冷却材と２次
冷却材を隔離するための仕切板（図示せず）から構或さ
れ、この内壁２３は、環状中間熱交換器下部プレナム２
５を経て、環状中間熱交換器５の外壁２６につながる。

環状中間交換器５は、直管型熱交換器で，伝熱管内部に
２次冷却材が流れる。原子炉容器２と環状中間熱交換器
外ｌＩ１３５の間にはアニュラス状（環状）の１次冷却
材域を設け、ボンブ１次側流入口と導通させる．これに
より、原子炉運転中は当該アニュラス部の液位が中間熱
交換器１次側圧力損失（約２ｍ）分低下するため，原子
炉容器上部壁温度を低くすることができる。一般に高速
増殖炉の原子炉容器は上部より吊下げられるため、前記
アニュラス部液位低下は原子炉容器構造健全性上非常に
有利である。第６図中で白抜き矢印１５で示すように、
炉心で加熱された１次冷却材は環状中間交換器５上部に
設けられた中間熱交換器１次側流入口２７から流入し、
２次冷却材により除熱されながら伝熱管外部を下降する
．この１次冷却材は環状電磁フローカプラーポンプ４の
上部に設けられたポンプ１次側流入口２８からポンプ内
の１次流路へ流入し、駆動力を与えられた後、コールド
プレナム６へと吐出される．また２次冷却材は、黒塗矢
印１６で示すように２次循環ポンプから吐出された後、
環状中間熱交換器５の内部を配管にて通過し、２次系入
口プレナム８に流入する。その後、環状電磁フローカプ
ラーポンプ内壁２３の下部に設けられたポンプ２次側流
入口２９からポンプ内の２次流路へ流入し、上昇した後
，環状電磁プロ一カプラーポンプ内壁２３の上部に設け
られたポンプ２次側流出口３０から環状中間熱交換器入
口プレナム２Ｓを経て環状中間熱交換器５の伝熱管内部
へ流入する。その後、伝熱管内を上昇しながら１次冷却
材により加熱された２次冷却材は環状中間熱交換器上部
プレナム３１から流出した後、蒸気発生器へ運ばれる。

第１図の斜線矢印ｌ７で示す如く、冷却空気は、安全容
器３の外側に設けられた自然通風路９を上昇しながら原
子炉容器２及び電磁コイル１０を冷却する。なお、冷却
の為の伝熱面積が不足する場合は、第７図に示すように
、外部鉄心２１にフィン１ｌを取り付け、冷却効果を向
上させることも可能である。

第３図でわかるように、環状フローカプラーボンプ４、
環状中間熱交換器５及びこれらを接続する構造物は環状
で一体構造をなし原子炉容器２内に収納されている。こ
の一体構造を、扇形に複数分割し、原子炉容器に収納さ
せると製作及び組立てが非常に簡素化される。この図を
第４図に示す。

第８図は、４分割した１つのセクターモデルを示す鳥か
ん図である。

以上説明した実施例によれば、中間熱交換器及びポンプ
を環状として原子炉容器内に組込むことから、原子炉構
造を小型化できる効果がある。

また、環状フローカプラーポンプを炉心部より上部に設
置することにより二次冷却材が高放射能域から離された
分二次冷却材の放射化量を少なくすることが出来る。

また，環状電磁フローカプラーポンプ、環状中間熱交換
器及びこれらを接続する構造物を複数分割で製作し、原
子炉容器の中に収納することから、原子炉構造の製作及
び組立てが非常に簡素化できる。

さらに、安全容器の外側に通風路を設けることにより原
子炉容器内の崩壊熱除去系を削除することができ、原子
炉構造の小型化に貢献できるとともにコイルの冷却も行
うことができる。

［発明の効果］ 本発明によれば、中間熱交換器および電磁フローカプラ
ーポンプを原子炉容器の内壁に近接した環状に形成した
ので同容器の配置が合理化され、それによって原子炉全
体を小型化することができる。

本発明によれば、１次冷却材は炉心→熱交換器→ボンプ
→炉心の流路長さを最少にすることができ、又、１次冷
却材と２次冷却材が環状電磁フローカプラーポンプの流
路壁、環状中間熱交換器の壁、及び２次系入口プレナム
によって隔離でき、さらに、２次冷却材の流路形成が配
管をａ短にできるので、原子炉構造をコンパクトにする
ことができる。

また、安全容器の外側に自然通風路を設けることにより
、原子炉容器内の崩壊熱除去系を削除するとともに電磁
コイルの冷却も行うことができるので、更に原子炉構造
を小型化できるとともにコイル冷却装置や高温コイルの
開発を必要としない効果がある。

さらに、環状電磁フローカプラーポンプ、及び環状中間
熱交換器を分割で製作し、原子炉容器の中に収納できる
ので、原子炉構造の製作及び組立てが簡素化できる． 以上により、従来に比べ一層集約化された高速増殖炉の
原子炉構造を達或することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例である高速増殖炉の縦断面図
、第２図は環状フローカプラー炉冷却系系統図、第３図
は第１図のＡ−Ａ断面図、第４図は第３図の環状電磁ブ
ローカプラーポンプと環状中間熱交換器を４分割し原子
炉容器に収納した図、第５図は環状電磁フローカプラー
ポンプ本体の鳥かん図、第６図は第１図の環状フローカ
プラーポンプと環状中間熱交換器の詳細を示す縦断面図
、第７図は第６図のＢ−Ｂ断面図、第８図は環状電磁フ
ローカプラーポンプと環状中間熱交換器を４分割し組み
立てした分割モデル鳥かん図を示したものである．

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、円筒状原子炉容器内に原子炉炉心を収容し、炉心を
   冷却する液体金属からなる１次冷却系と原子炉内の熱を
   外部に取り出すための液体金属からなる２次冷却系を熱
   交換する中間熱交換器及びこれら冷却材を移送する電磁
   フローカプラーポンプを設けてなるものにおいて、前記
   円筒状原子炉容器の内壁に近接配置された環状中間熱交
   換器、同円筒状原子炉容器の内壁に近接しかつこの環状
   中間熱交換器の下部に配置された環状電磁フローカプラ
   ーポンプを設けたことを特徴とする高速増殖炉。 ２、請求項１の発明において、前記環状電磁フローカプ
   ラーポンプのステータコイルを原子炉容器の外側に設け
   、同フローカプラーポンプの流路を前記原子炉容器の内
   壁に近接配置したことを特徴とする高速増殖炉。 ３、請求項２の発明において、原子炉容器の内壁に近接
   配置された前記環状電磁フローカプラーポンプの流路は
   隔壁により円周方向に区分されて１次冷却系流路と２次
   冷却系流路が形成されるようにしたことを特徴とする高
   速増殖炉。 ４、請求項１乃至３の発明において、前記環状電磁フロ
   ーカプラーポンプの１次冷却系流路の入口は前記中間熱
   交換器における１次冷却系の出口に連通され、同環状電
   磁フローカプラーポンプの２次冷却系流路の出口は前記
   中間熱交換器における２次冷却系の入口に連通されるよ
   うにしたことを特徴とする高速増殖炉。 ５、請求項１乃至４の発明において、前記環状中間熱交
   換器の下方に、原子炉容器の外部から導入された２次冷
   却材のプレナムを配置し、同プレナムに前記環状電磁フ
   ローカプラーポンプの２次冷却系流路の入口を連通させ
   たことを特徴とする高速増殖炉。 ６、請求項１乃至５の発明において、原子炉容器の外部
   から導入された２次冷却材を前記２次冷却材のプレナム
   に導く管路を前記環状中間熱交換器の内部を貫通するよ
   うに配置したことを特徴とする高速増殖炉。 ７、請求項１乃至６の発明において、原子炉容器内部を
   隔壁により炉心部を含む高圧プレナム部と炉心出口流路
   系に属する低圧プレナム部に仕切り、前記環状中間熱交
   換器、前記環状電磁フローカプラーポンプ等を上記隔壁
   の上部すなわち上記低圧プレナム部に配置したことを特
   徴とする高速増殖炉。 ８、請求項１乃至７の発明において、前記環状中間熱交
   換器、前記環状電磁フローカプラーポンプ等を原子炉容
   器と分離した別体構造とし、原子炉容器内壁に設けた支
   持構造物により原子炉容器内に支持するようにしたこと
   を特徴とする高速増殖炉。 ９、請求項１乃至８の発明において、前記環状中間熱交
   換器、前記環状電磁フローカプラーポンプ等を原子炉容
   器と分離しかつこれらを扇体状に複数に分割して製作し
   、原子炉容器内に装着した段階で環状一体物に形成する
   ことを特徴とする高速増殖炉。 １０、請求項１乃至９の発明において、原子炉容器内壁
   と前記環状中間熱交換器との間に空隙を設けこの空隙を
   前記環状電磁フローカプラーポンプの１次冷却系の入口
   側と導通する１次冷却材域に形成したことを特徴とする
   高速増殖炉。