JPH032692A - 自然通風冷却型崩壊熱除去装置 - 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、タンク型高速増殖炉における自然通風冷却型
崩壊熱除去装置に係り、特に除熱性能を向上させること
ができる自然通風冷却型崩壊熱除去装置に関する。

（従来の技術） 第４図は、従来のこの種の自然通風冷却型崩壊熱除去装
置を示すものである。

高速増殖炉の原子炉容器９内には、炉心１及び−次冷却
材が収容されている。原子炉容器９は、炉心上部機構６
を装着された遮蔽プラグ７により上面を密閉されている
。原子炉容器９には、更に、中間熱交換器３、循環ポン
プ５が装備されている。

原子炉容器９内には、上から下へ、ホットブレナム２、
中間ブレナム１２、コールドブレナム４に区分されてい
る。−次冷却材のホットブレナム２内液面と遮蔽プラグ
７の下面間には、カバーガスが充満されている。−次冷
却材は、初めにコールドブレナム４内に入り、次に循環
ポンプ５により吸い込まれ、炉心１に送入されて加熱さ
れ、ホットプレナム２に入り、更に中間熱交換器３内に
導かれ、中間熱交換器３内を循環する二次冷却材と熱交
換した後、コールドブレナム４に還流する。

中間ブレナム１２は、ホットブレナム２とコールドブレ
ナム４とを隔離してその間の断熱を行うと共に、原子炉
容器９並びにその内部構造物を熱保護する。

原子炉容器９の外側には、第４図に示すように原子炉容
器９の破損等による一次冷却材漏洩事故時のバウンダリ
として安全容器１０が設置され、原子炉容器９と安全容
器１０との間には、不活性ガスが充填されている。

ところで、電源喪失、ポンプ軸固着、手動トリップ等に
より原子炉がトリップした場合、ポンプコーストダウン
により、炉心に流入する冷却材の流量は急激に減少する
が、炉心出力は、崩壊熱があるため冷却材流量に比べて
発熱量が大きくなり、炉心出口温度は上昇する。これに
より、ホットプレナム２の温度が上昇するとともに、原
子炉容器９の温度が上昇し、主に輻射伝熱により、安全
容器１０の温度が上昇する。

そこで従来は、第４図に示すように空気人口８を介し外
部から空気が取入れられ、安全容器１０の外周面にそっ
て上昇してスタック１１から流出する自然循環バスを形
成することにより安全容器１０を冷却する自然通風冷却
型崩壊熱除去装置を設けるようにしている。そして、安
全容器１０への輻射伝熱量を増加させ空気冷却による除
熱量を増大させるため原子炉容器９の外面および安全容
器１０の内外面にコーティングし、輻射率を大きくする
ようにしている。

（発明が解決しようとする課題） 前記従来の自然通風冷却型崩壊熱除去装置においては、
崩壊熱除去時に安全容器１０の温度か上昇すると、輻射
伝熱により対面するコンクリート壁１３に伝熱し、さら
に下部から上昇する空気か安全容器１０とコンクリート
壁１３との対流により除熱する構造であるが、安全容器
１０に面するコンクリート壁１３の温度もかなり上昇す
るため、耐熱コンクリートやライナの敷設等、何らかの
耐熱処理を施さざるを得ない。

また、外部から空気を取入れる流入経路１４か必要であ
り、しかも可及的空気の温度上昇を防ぐことが望まれる
ことから、コンクリート壁１３の中間部に断熱材を設置
する等の対策が必要となり、ためにコンクリート壁１３
の形状が複雑になる。

また、輻射伝熱を上昇させるためには、安全容器１０の
外面およびコンクリート壁１３の表面の輻射率を上昇さ
せることが必要となるが、表面処理を行なっても輻射率
の上昇には一定の限度がある。

一方、対流伝熱を上昇させるためには、コンクリート壁
１３表面の伝熱面積を拡大することが必要であるが、例
えばフィンを設けても２〜３倍になる程度である。

以上のことから、従来の自然通風冷却型崩壊熱除去装置
を固有の安全性の１つとして位買付ける場合、除熱性能
に限界があり、小型炉には適用できるが、これをさらに
規模の大きな原子炉に適用するためには、何等かの対策
が必要となる。

本発明は、このような点を考慮してなされたもので、除
熱性能を向上させることができるとともに、安全容器を
囲むコンクリート壁の構造を簡素化することができる自
然通風冷却型崩壊熱除去装置を提供することを目的とす
る。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、前記目的を達成する手段として、安全容器と
安全容器を囲むコンクリ−１−ｕとの間に、ほぼ水平に
配した所定長さの筒材を連続的に櫃重ねて形成されるヒ
ートコレクタを配置し、外部から取入れた空気を、この
ヒートコレクタを通し安全容器の外周面に導き、外周面
に沿って上昇させるようにしたことを特徴とする。

（作　用） 本発明に係る自然通風冷却型崩壊熱除去装置においては
、安全容器と安全容器を囲むコンクリート壁との間に、
ヒートコレクタが配置される。このヒートコレクタは、
ほぼ水平に配した所定長さの筒材を連続的に積重ねて形
成される。このため、崩壊熱除去時に安全容器の温度が
上昇すると、輻射によりヒートコレクタに熱が伝わる。

ヒートコレクタに達した熱は、ヒートコレクタ内部で多
重反射しながら流れて吸収され、一部は透過する。

この透過率は、各筒材の長さを長くするか、あるいはヒ
ートコレクタの輻射率を大きくすることにより、小さな
ものにすることができる。これにより、安全容器からの
熱の大部分をヒートコレクタで吸収でき、対面するコン
クリート壁の温度上昇を抑制でき、その構造を簡素化す
ることが可能となる。

一方、外部から流入した空気は、ヒートコレクタとコン
クリート壁との間を下降し、ヒートコレクタ内を通過す
る。そしてこの際、ヒートコレクタの熱が伝わる。とこ
ろで、ヒートコレクタは、その表面が対流による伝熱面
となるが、ヒートコレクタは筒材の集合であるので、大
きな伝熱面積が得られ、除熱量を大きくすることが可能
となる。

（実施例） 以下、本発明の一実施例を第１図乃至第３図を参照して
説明する。

第１図は、本発明に係る自然通風冷却型崩壊熱除去装置
の一例を示すもので、図中、符号１は炉心であり、この
炉心１は、−次冷却材とともに原子炉容器９内に収容さ
れ、この原子炉容器９の上面は、炉心上部機構６を装着
した遮蔽プラグ７により密閉されている。

前記原子炉容器９にはまた、第１図に示すように中間熱
交換器３および循環ポンプ５か装備されており、かつ原
子炉容器９の内部は上から下へ、ホットプレナム２、中
間プレナム１２およびコールドプレナム４に区分されて
いる。前記−次冷却材のホットプレナム２内液面と遮蔽
プラグ７の下面との間には、カバーガスか充填されてい
る。

原子炉容器９の外側には、第１図に示すように、原子炉
容器９の破損等による１次冷却材漏洩事故時のバウンダ
リとしての安全容器１０が設けられており、この安全容
器１０の原子炉容器９との間には、不活性ガスが充填さ
れている。

一方、前記安全容器１０と安全容器１０を囲むコンクリ
ート壁１３との間には、第１図に示すようにヒートコレ
クタ１５が設置され、空気人口８を介して外部から流入
した空気は、コンクリート壁１３とヒートコレクタ１５
との間を流下するとともに、ヒートコレクタ１５の内部
を通って安全容器１０の外周面に導かれ、さらに安全容
器１０の外周面に沿って上昇してスタック１１から排出
されるようになっている。

ヒートコレクタ１５は、第２図（ａ）〜（Ｃ）に示すよ
うに、正三角形の筒材１５ａ、正四角形の筒材１５ｂあ
るいは正六角形の筒材１５ｃ等の正多角形の筒材、また
は第２図（ｄ）に示すように円筒材１５ｄを、ほぼ水平
状態で連続的に櫃重ねて形成されており、崩壊熱除去時
に、安全容器１０の熱が輻射により効率よく伝イつると
ともに、外部からの空気がヒートコレクタ１５内を通過
する際に、対流により効率よく除熱できるようになって
いる。

次に、本実施例の作用について説明する。

−次冷却材は、初めにコールドプレナム４内に入り、次
に循環ポンプ５により吸い込まれ、炉心１に送入されて
加熱され、ホットプレナム２に入り、更に中間熱交換器
３内に導かれ、中間熱交換器３内を循環する二次冷却材
と熱交換した後、コールドプレナム４に還流する。中間
プレナム１２は、ホットプレナム２とコールドプレナム
４とを隔離し、その間の断熱を行なうとともに、原子炉
容器９およびその内部構造物を熱保護する。

ところで、電源喪失、ポンプ軸固着、手動トリップ等に
より原子炉がトリップした場合、ポンプコーストダウン
により、炉心に流入する冷却材の流量は急激に減少する
が、炉心１の出力は、崩壊熱があるため冷却材流量に比
べて発熱量が大きくなり、炉心１出口の温度は上昇する
。これにより、ホットブレナム２の温度が上昇するとと
もに、原子炉容器９の温度が上昇し、主として輻射伝熱
により、安全容器１０の温度が上昇する。そしてその熱
は、輻射によりヒートコレクタ１５に伝わる。

ここで、吸収率をａ１反射率をρ、・透過率をτとする
と、全入射エネルギに対して次式が成立する。

ａ＋ρ＋τ−１・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・　　（１）安全容器１０からヒートコレク
タ１５に輻射伝熱した場合、反射率ρは、次式で示すに
ようにヒートコレクタ１５の断面積の割合である。

Ｓ　１　＋　３２ 但し、Ｓｌ　：ヒートコレクタの断面積Ｓ２　ニヒート
コレクタ内の空間部の 断面積 したがって、ヒートコレクタ１５の反射率ρは、ヒート
コレクタ１５の肉厚を薄くしてその断面積Ｓｌを小さく
すれば、小さな値にすることが可能となる。

一方、ヒートコレクタ１５に達した熱は、ヒートコレク
タ１５内部を多重反射しながら流れてヒートコレクタ１
５に吸収され、一部は透過する。

この際、ヒートコレクタ１５の長さを長くしたり、ヒー
トコレクタ１５の輻射率を大きくすることにより、ヒー
トコレクタ１５の吸収率ａは増大し、透過率τを減少さ
せる事ができる。そしてこれにより、対面のコンクリー
ト壁１３の温度上昇を抑制し、その構造を簡素化するこ
とができる。

一方、空気人口８を介し外部から流入した空気は、第３
図に示すようにコンクリート壁１３とヒートコレクタ１
５との間を下降し、ヒートコレクタ１５の内部を通って
安全容器１０の外周面に導かれ、安全容器１０の外周面
に沿って上昇してスタック１１から外部に排出される。

ところで、外部から流入した空気は、高温のヒートコレ
クタ１５内部を通過する際に、対流伝熱により昇温する
ことになるが、ヒートコレクタ１５は筒材の集合である
ため、各筒材の表面が対流により伝熱面積となって大き
な伝熱面積が得られ、除熱量を増大させることができる
。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は安全容器と安全容器を囲む
コンクリート壁との間にヒートコレクタを配置するよう
にしているので、輻射伝熱と対流伝熱との両方により、
除熱を促進させて除熱性能を向上させることができる。

また、ヒートコレクタにより安全容器からの熱の大部分
を吸収できるので、コンクリート壁の温度上昇が抑えら
れ、その構造を簡素化することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す自然通風冷却型崩壊熱
除去装置の構成図、第２図（ａ）〜（ｄ）はヒートコレ
クタの構造をそれぞれ示す斜視図、第３図は外部から流
入した空気の流れを示す説明図、第４図は従来の自然通
風冷却型崩壊熱除去装置を示す構成図である。 １・・・炉心、８・・・空気入口、９・・・原子炉容器
、１０・・・安全容器、１１・・・スタック、１３・・
・コンクリート壁、１５・・・ヒートコレクタ、１５ａ
・・・正三角形の筒材、１５ｂ・・・正四角形の筒材、
１５ｃ・・・正六角形の筒材、１５ｄ・・・円筒材。 出願人代理人　　佐　　藤　　−雄 為１　図 為２図 馬３図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 高速増殖炉の原子炉容器の外側を、安全容器で覆い、外
   部から取入れた空気を、安全容器の外周面にそって上昇
   させて安全容器を冷却する自然通風冷却型崩壊熱除去装
   置において、前記安全容器と安全容器を囲むコンクリー
   ト壁との間に、ほぼ水平に配した所定長さの筒材を連続
   的に積重ねて形成されるヒートコレクタを配置し、外部
   から取入れた空気を、このヒートコレクタを通じて安全
   容器の外周面に導くことを特徴とする自然通風冷却型崩
   壊熱除去装置。