JPH0334832B2 - - Google Patents
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- JPH0334832B2 JPH0334832B2 JP59190797A JP19079784A JPH0334832B2 JP H0334832 B2 JPH0334832 B2 JP H0334832B2 JP 59190797 A JP59190797 A JP 59190797A JP 19079784 A JP19079784 A JP 19079784A JP H0334832 B2 JPH0334832 B2 JP H0334832B2
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- core support
- reactor
- core structure
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
- Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
Description
本発明は炉心構造物を炉心支持板を介して原子
炉容器の底部に支えられたダイヤグリツドに支持
す高温ガス冷却形原子炉の炉心支持板構造に関す
る。
炉容器の底部に支えられたダイヤグリツドに支持
す高温ガス冷却形原子炉の炉心支持板構造に関す
る。
図面を用いて従来技術を説明する。第５図は高
温ガス冷却形原子炉の炉内構造の部分断面図であ
る。第５図において、１は燃料体および可動反射
体等からなる炉心、２は高温プレナム部、３は固
定反射体、４は炉床断熱部であり、これらの組立
体としてなる炉心構造物５は炉心支持板６を介し
て原子炉容器７の底部に支えられたダイヤグリツ
ド８に担持されている。なお９は原子炉容器７、
ダイヤグリツド８、炉心支持板６、炉床断熱部４
を貫通して高温プレナム部２に開口して配管され
た一次冷却材ガスの出口管、１０は入口管、１１
は炉心構造物５の外周を取巻いて炉心構造物を締
付ける炉心拘束機構、１２はコアバレルである。
なお炉心構造物５を構成している各要素１〜４は
それぞれ黒煙等のブロツクで作られた積層集合体
としてなり、炉心支持板の上に積層構築される。
これに対して炉心支持板６は金属製のクロムモリ
ブデン鋼からなる多数のセグメントからなり、第
６図の炉心支持板の平面図で示すように炉心支持
板６は中央部に六角形のセグメント６ａおよびそ
の周囲を囲むセグメント枠６ｂをキー６ｃにより
互いに結合して平面上に配列し、平坦な面として
いる。そして炉心支持板６は各セグメント６ａ、
セグメント枠６ｂのそれぞれの孔６ｄにダイヤグ
リツド８に設けられた支持柱を挿入し、支持柱の
頂部を孔６ｄの上部に取付けた図示しない止めね
じの底部に当接させてダイヤグリツド８に支持さ
れている。 第５図に戻つて、上記の原子炉の炉内構造に
て、原子炉運転時には400℃程度の低温の一次冷
却材ガスが矢印Ａのように入口管１０から原子炉
容器７へ導入され、固定反射体３の外周域を上方
に向けて流れた後に、炉内上部で反転して炉心の
各ガスチヤンネル内を流下する。そして燃料体と
の熱交換で約1000℃程度まで昇温したガスは高温
プレナム部２で合流し、ここから出口管９を通じ
て原子炉外に取り出される。 ところで、前述のように炉心構造物５は熱膨張
係数の小さい黒煙等からなるが、炉心支持板６は
熱膨張係数の大きい金属からなつている。このた
め原子炉の運転時に原子炉内温度が上昇すると炉
心構造物５および炉心支持板６はそれぞれ熱膨張
する。 第７図は炉心支持板の熱膨張に追従する炉心構
造物の挙動を示す部分断面図である。第７図にお
いて原子炉内温度が上昇すると炉心支持板６は全
体的に矢印Ｐで示す放射方向に大きく熱膨張する
が、一方炉心構造物５の熱膨張量は極めて小さ
い。このため炉心支持板６の上に構築されている
構造物の構成要素である固定反射体等の黒煙等の
ブロツクは炉心支持板６の熱膨張に引きずられて
個々に放射方向にずれ、結果として第７図に示す
ようにブロツク相互の接合面の間に隙間ｇが発生
することになる。そしてこの隙間ｇが拡大すると
矢印Ｂの方向に一次冷却材ガスの一部は炉心外周
域の途中から正規の通路を通らずに前記の隙間ｇ
を通じて高温プレナム部の方へ低温のままバイパ
スするようになり、この結果燃料チヤンネルを流
れる原子炉の有効一次冷却材ガス流量が減少す
る。そして有効ガス流量が減少すると、燃料体が
異常に昇温して破損の恐れが生じる。このために
第５図に示す炉心拘束機構１１を備え、外周側か
ら炉心構造物５を締付けて黒煙等のブロツクの集
合化を図る手段を講じている。 ところで炉心拘束機構１１による締付力は炉心
構造物５と炉心支持板６との間に働く摩擦力より
も大であることが必要条件となるが、この締付力
は炉心構造物と炉心支持板との間の摩擦係数に大
きく依存し、かつかなり大きな力を必要とする。 しかしながら金属と黒煙間の摩擦係数は金属の
表面状態によつて大きく左右されるが、その値は
およそ0.1〜１の間にばらつく。したがつて原子
炉運転の長期間にわたつて必要な拘束力を見積も
ることが難しいため、炉心拘束機構に過大締付力
を保有する機能を備えさせる必要が不可欠とな
る。この欠点を取除くため上記摩擦係数を比較的
小さく、かつ安定させる構造が要望される。
温ガス冷却形原子炉の炉内構造の部分断面図であ
る。第５図において、１は燃料体および可動反射
体等からなる炉心、２は高温プレナム部、３は固
定反射体、４は炉床断熱部であり、これらの組立
体としてなる炉心構造物５は炉心支持板６を介し
て原子炉容器７の底部に支えられたダイヤグリツ
ド８に担持されている。なお９は原子炉容器７、
ダイヤグリツド８、炉心支持板６、炉床断熱部４
を貫通して高温プレナム部２に開口して配管され
た一次冷却材ガスの出口管、１０は入口管、１１
は炉心構造物５の外周を取巻いて炉心構造物を締
付ける炉心拘束機構、１２はコアバレルである。
なお炉心構造物５を構成している各要素１〜４は
それぞれ黒煙等のブロツクで作られた積層集合体
としてなり、炉心支持板の上に積層構築される。
これに対して炉心支持板６は金属製のクロムモリ
ブデン鋼からなる多数のセグメントからなり、第
６図の炉心支持板の平面図で示すように炉心支持
板６は中央部に六角形のセグメント６ａおよびそ
の周囲を囲むセグメント枠６ｂをキー６ｃにより
互いに結合して平面上に配列し、平坦な面として
いる。そして炉心支持板６は各セグメント６ａ、
セグメント枠６ｂのそれぞれの孔６ｄにダイヤグ
リツド８に設けられた支持柱を挿入し、支持柱の
頂部を孔６ｄの上部に取付けた図示しない止めね
じの底部に当接させてダイヤグリツド８に支持さ
れている。 第５図に戻つて、上記の原子炉の炉内構造に
て、原子炉運転時には400℃程度の低温の一次冷
却材ガスが矢印Ａのように入口管１０から原子炉
容器７へ導入され、固定反射体３の外周域を上方
に向けて流れた後に、炉内上部で反転して炉心の
各ガスチヤンネル内を流下する。そして燃料体と
の熱交換で約1000℃程度まで昇温したガスは高温
プレナム部２で合流し、ここから出口管９を通じ
て原子炉外に取り出される。 ところで、前述のように炉心構造物５は熱膨張
係数の小さい黒煙等からなるが、炉心支持板６は
熱膨張係数の大きい金属からなつている。このた
め原子炉の運転時に原子炉内温度が上昇すると炉
心構造物５および炉心支持板６はそれぞれ熱膨張
する。 第７図は炉心支持板の熱膨張に追従する炉心構
造物の挙動を示す部分断面図である。第７図にお
いて原子炉内温度が上昇すると炉心支持板６は全
体的に矢印Ｐで示す放射方向に大きく熱膨張する
が、一方炉心構造物５の熱膨張量は極めて小さ
い。このため炉心支持板６の上に構築されている
構造物の構成要素である固定反射体等の黒煙等の
ブロツクは炉心支持板６の熱膨張に引きずられて
個々に放射方向にずれ、結果として第７図に示す
ようにブロツク相互の接合面の間に隙間ｇが発生
することになる。そしてこの隙間ｇが拡大すると
矢印Ｂの方向に一次冷却材ガスの一部は炉心外周
域の途中から正規の通路を通らずに前記の隙間ｇ
を通じて高温プレナム部の方へ低温のままバイパ
スするようになり、この結果燃料チヤンネルを流
れる原子炉の有効一次冷却材ガス流量が減少す
る。そして有効ガス流量が減少すると、燃料体が
異常に昇温して破損の恐れが生じる。このために
第５図に示す炉心拘束機構１１を備え、外周側か
ら炉心構造物５を締付けて黒煙等のブロツクの集
合化を図る手段を講じている。 ところで炉心拘束機構１１による締付力は炉心
構造物５と炉心支持板６との間に働く摩擦力より
も大であることが必要条件となるが、この締付力
は炉心構造物と炉心支持板との間の摩擦係数に大
きく依存し、かつかなり大きな力を必要とする。 しかしながら金属と黒煙間の摩擦係数は金属の
表面状態によつて大きく左右されるが、その値は
およそ0.1〜１の間にばらつく。したがつて原子
炉運転の長期間にわたつて必要な拘束力を見積も
ることが難しいため、炉心拘束機構に過大締付力
を保有する機能を備えさせる必要が不可欠とな
る。この欠点を取除くため上記摩擦係数を比較的
小さく、かつ安定させる構造が要望される。
本発明は、前述のような点に鑑み炉心構造物を
搭載する炉心支持板の炉心構造物に接触する面で
の摩擦力を比較的小さく、かつ安定させる炉心支
持板構造を提供することを目的とする。
搭載する炉心支持板の炉心構造物に接触する面で
の摩擦力を比較的小さく、かつ安定させる炉心支
持板構造を提供することを目的とする。
上記の目的は、本発明によれば炉心構造物を搭
載するそれぞれの炉心支持板の前記炉心構造物に
接触する面に酸化ジルコニウムからなるセラミツ
クの皮膜を100ないし800μｍの厚さに被覆したこ
とにより達成される。
載するそれぞれの炉心支持板の前記炉心構造物に
接触する面に酸化ジルコニウムからなるセラミツ
クの皮膜を100ないし800μｍの厚さに被覆したこ
とにより達成される。
以下図面に基づいて本発明の実施例を説明す
る。第１図は本発明の実施例による炉心構造物要
部の部分断面図である。なお第１図および後出す
る第２図、第３図において第５図、第６図と同一
部分には同じ符号を付している。第１図におい
て、燃料体および可動反射体等からなる炉心１、
高温プレナム部２、固定反射体３、炉床断熱部
４、炉心支持板６、ダイヤグリツド８、出口管９
等の構成、作用は従来技術のものと同じである
が、炉心支持板６には本発明によるセラミツクと
しての酸化ジルコニウム（ZrO2）の皮膜１６が
形成されている。 なお、炉心支持板６は従来技術の項で説明した
ように多数のセグメント（第６図参照）からなつ
ているが、これらに皮膜を被覆する実施方法は同
一であるので、ここでは第６図に示すセグメント
６ａについて説明する。 第２図は炉心支持板のセグメントの平面図であ
り、第３図は第２図の−断面図である。第２
図、第３図において炉心支持板６を構成するセグ
メント６ａの炉心構造物に接触する面にプラズマ
溶射法により酸化ジルコニウムのセラミツクを厚
さ100〜800μｍの皮膜１６で被覆している。酸化
ジルコニウムの皮膜厚さの下限は原子炉の長期運
転によりこの皮膜の摩耗を考慮して100μｍとし
ており、またプラズマ溶射法の制限より上限を
800μｍとしている。 このようにして他のセグメント６ａおよびセグ
メント枠６ｂにも上記の皮膜を被覆し、これらの
セグメントを接合して炉心支持板６を構成する。
したがつて炉心構造物５の底面は炉心支持板６の
皮膜１６に当接している。 炉心構造物と上記皮膜を被覆した炉心支持板と
の摺動による摩擦係数の変化を調べるため、炉心
構造物の材料である黒煙と酸化ジルコニウムを厚
さ約550μｍの厚さでクロムモリブデン鋼に被覆
したものおよび被覆しないものとについてそれぞ
れ摺動試験を行つた。 第４図は摺動試験結果について縦軸に摩擦係数
を、横軸に摺動距離（ｍ）をとつて示したグラフ
である。図において線Ｑは黒煙とクロムモリブデ
ン鋼との摺動を、線Ｒは黒煙と酸化ジルコニウム
の皮膜を被覆したクロムモリブデン鋼との摺動結
果を示したものである。このグラフより黒煙とク
ロムモリブデン鋼とが直接に接触しているものは
摩擦係数が摺動距離にほぼ比例して初期値約0.4
より増加していることが理解される。しかし酸化
ジルコニウム皮膜を被覆した場合には線Ｒのよう
に摩擦係数が初期値約0.1から摺動距離が増加し
てもほぼ比較的小さい初期値を保持して安定して
いることが理解される。酸化ジルコニウムからな
るセラミツクの皮膜をプラズマ溶射法により炉心
構造物の表面に被覆させると、酸化ジルコニウム
は溶点が2565℃であり耐熱性及び靭性に優れ、か
つコーテイング中の台金の温度は最高200℃以内
に制御できるため母材の変形や組織変化が全くな
く、酸化ジルコニウムを溶射したままの皮膜の表
面は、金属、合金材を溶射する他の溶射法による
溶射表面に比べてはるかに平滑であり、研摩また
はラツピング等で磨かれた溶射表面は、優れた面
粗度を示し、その摩擦係数は各種金属、合金の約
１／３程度となるためである。 したがつて酸化ジルコニウムのようなセラミツ
クを炉心支持板の表面に被覆することにより炉心
構造物を搭載する炉心支持板の面での摩擦係数を
安定なものとし、また比較的小さい値に保つこと
ができる。
る。第１図は本発明の実施例による炉心構造物要
部の部分断面図である。なお第１図および後出す
る第２図、第３図において第５図、第６図と同一
部分には同じ符号を付している。第１図におい
て、燃料体および可動反射体等からなる炉心１、
高温プレナム部２、固定反射体３、炉床断熱部
４、炉心支持板６、ダイヤグリツド８、出口管９
等の構成、作用は従来技術のものと同じである
が、炉心支持板６には本発明によるセラミツクと
しての酸化ジルコニウム（ZrO2）の皮膜１６が
形成されている。 なお、炉心支持板６は従来技術の項で説明した
ように多数のセグメント（第６図参照）からなつ
ているが、これらに皮膜を被覆する実施方法は同
一であるので、ここでは第６図に示すセグメント
６ａについて説明する。 第２図は炉心支持板のセグメントの平面図であ
り、第３図は第２図の−断面図である。第２
図、第３図において炉心支持板６を構成するセグ
メント６ａの炉心構造物に接触する面にプラズマ
溶射法により酸化ジルコニウムのセラミツクを厚
さ100〜800μｍの皮膜１６で被覆している。酸化
ジルコニウムの皮膜厚さの下限は原子炉の長期運
転によりこの皮膜の摩耗を考慮して100μｍとし
ており、またプラズマ溶射法の制限より上限を
800μｍとしている。 このようにして他のセグメント６ａおよびセグ
メント枠６ｂにも上記の皮膜を被覆し、これらの
セグメントを接合して炉心支持板６を構成する。
したがつて炉心構造物５の底面は炉心支持板６の
皮膜１６に当接している。 炉心構造物と上記皮膜を被覆した炉心支持板と
の摺動による摩擦係数の変化を調べるため、炉心
構造物の材料である黒煙と酸化ジルコニウムを厚
さ約550μｍの厚さでクロムモリブデン鋼に被覆
したものおよび被覆しないものとについてそれぞ
れ摺動試験を行つた。 第４図は摺動試験結果について縦軸に摩擦係数
を、横軸に摺動距離（ｍ）をとつて示したグラフ
である。図において線Ｑは黒煙とクロムモリブデ
ン鋼との摺動を、線Ｒは黒煙と酸化ジルコニウム
の皮膜を被覆したクロムモリブデン鋼との摺動結
果を示したものである。このグラフより黒煙とク
ロムモリブデン鋼とが直接に接触しているものは
摩擦係数が摺動距離にほぼ比例して初期値約0.4
より増加していることが理解される。しかし酸化
ジルコニウム皮膜を被覆した場合には線Ｒのよう
に摩擦係数が初期値約0.1から摺動距離が増加し
てもほぼ比較的小さい初期値を保持して安定して
いることが理解される。酸化ジルコニウムからな
るセラミツクの皮膜をプラズマ溶射法により炉心
構造物の表面に被覆させると、酸化ジルコニウム
は溶点が2565℃であり耐熱性及び靭性に優れ、か
つコーテイング中の台金の温度は最高200℃以内
に制御できるため母材の変形や組織変化が全くな
く、酸化ジルコニウムを溶射したままの皮膜の表
面は、金属、合金材を溶射する他の溶射法による
溶射表面に比べてはるかに平滑であり、研摩また
はラツピング等で磨かれた溶射表面は、優れた面
粗度を示し、その摩擦係数は各種金属、合金の約
１／３程度となるためである。 したがつて酸化ジルコニウムのようなセラミツ
クを炉心支持板の表面に被覆することにより炉心
構造物を搭載する炉心支持板の面での摩擦係数を
安定なものとし、また比較的小さい値に保つこと
ができる。
以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば黒煙等のブロツクからなる炉心構造物を搭載す
る炉心支持板の炉心構造物に接触する面にセラミ
ツクからなる皮膜を被覆することにより、原子炉
運転時の熱膨張により、炉心構造物と炉心支持板
とが接触面で摺動しても、その摩擦係数は安定
し、また比較的小さい値となるという効果があ
る。またこのため上記摩擦係数に基づく炉心拘束
機構の締付力は適切な値にすることができるとい
う効果がある。
ば黒煙等のブロツクからなる炉心構造物を搭載す
る炉心支持板の炉心構造物に接触する面にセラミ
ツクからなる皮膜を被覆することにより、原子炉
運転時の熱膨張により、炉心構造物と炉心支持板
とが接触面で摺動しても、その摩擦係数は安定
し、また比較的小さい値となるという効果があ
る。またこのため上記摩擦係数に基づく炉心拘束
機構の締付力は適切な値にすることができるとい
う効果がある。
第１図は本発明の実施例による高温ガス冷却形
原子炉の炉心構造物要部の部分断面図、第２図は
第１図における炉心支持板のセグメントの平面
図、第３図は第２図の−断面図、第４図は本
発明の実施例によるセラミツクの皮膜を被覆した
クロムモリブデン鋼と黒鉛、およびセラミツクの
皮膜を被覆しないクロムモリブデン鋼と黒鉛との
摺動試験結果を示すグラフ、第５図は高温ガス冷
却形原子炉の炉内構造の部分断面図、第６図は第
５図における炉心支持板の平面図、第７図は第５
図における炉心支持板の熱膨張に追従する炉心構
造物の挙動を示す部分平面図である。 １：炉心、２：高温プレナム部、３：固定反射
体、４：炉床断熱部、５：炉心構造物、６：炉心
支持板、８：ダイヤグリツド、１１：炉心拘束機
構、１６：セラミツクの皮膜。
原子炉の炉心構造物要部の部分断面図、第２図は
第１図における炉心支持板のセグメントの平面
図、第３図は第２図の−断面図、第４図は本
発明の実施例によるセラミツクの皮膜を被覆した
クロムモリブデン鋼と黒鉛、およびセラミツクの
皮膜を被覆しないクロムモリブデン鋼と黒鉛との
摺動試験結果を示すグラフ、第５図は高温ガス冷
却形原子炉の炉内構造の部分断面図、第６図は第
５図における炉心支持板の平面図、第７図は第５
図における炉心支持板の熱膨張に追従する炉心構
造物の挙動を示す部分平面図である。 １：炉心、２：高温プレナム部、３：固定反射
体、４：炉床断熱部、５：炉心構造物、６：炉心
支持板、８：ダイヤグリツド、１１：炉心拘束機
構、１６：セラミツクの皮膜。
Claims (1)
- １ 炭素または黒鉛ブロツクの積層体としてなる
炉心、固定反射体、高温プレナム部および炉床断
熱部等からなる炉心構造物を原子炉容器の底部に
支えられたダイヤグリツド上に金属製の複数のセ
グメントからなる炉心支持板を介して搭載する高
温ガス冷却形原子炉の炉心支持板構造において、
前記それぞれの炉心支持板の前記炉心構造物に接
触する面に、酸化ジルコニウムからなるセラミツ
クの皮膜を100ないし800μｍの厚さに被覆したこ
とを特徴とする高温ガス冷却形原子炉の炉心支持
板構造。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59190797A JPS6168586A (ja) | 1984-09-12 | 1984-09-12 | 高温ガス冷却形原子炉の炉心支持板構造 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59190797A JPS6168586A (ja) | 1984-09-12 | 1984-09-12 | 高温ガス冷却形原子炉の炉心支持板構造 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6168586A JPS6168586A (ja) | 1986-04-08 |
| JPH0334832B2 true JPH0334832B2 (ja) | 1991-05-24 |
Family
ID=16263899
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59190797A Granted JPS6168586A (ja) | 1984-09-12 | 1984-09-12 | 高温ガス冷却形原子炉の炉心支持板構造 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6168586A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2680597B1 (fr) * | 1991-08-20 | 1993-11-26 | Framatome | Structure interne d'un reacteur nucleaire a neutrons rapides. |
-
1984
- 1984-09-12 JP JP59190797A patent/JPS6168586A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6168586A (ja) | 1986-04-08 |
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Legal Events
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