JPH0339278B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は炉心上方に旋回流発生装置を備えた高
速増殖炉に関する。 〔発明の技術的背景〕 第１図および第２図を参照して従来例を説明す
る。第１図はループ形高速増殖炉の概略構成を示
す縦断面図である。図中１は冷却材流入口１Ａお
よび冷却材流出口１Ｂを有する原子炉容器を示
す。この原子炉容器１内には冷却材２が収容され
ており、上部開口１Ｃは遮蔽体３により閉塞され
ている。また上記原子炉容器１内には複数の燃料
集合体（図示せず）、制御棒（図示せず）等より
構成された炉心４が設置されている。この炉心４
外周にはブランケツト燃料集合体５、中性子遮蔽
体６が設けられている。そしてこれら炉心４、ブ
ランケツト燃料集合体５および中性子遮蔽体６等
は炉心支持構造物７を介して前記原子炉容器１に
支持固定されている。そして上記炉心支持構造物
７の１つとしての熱遮蔽板８は原子炉容器１内を
上下に２分し上方を上部プレナム９、下方を下部
プレナム１０としている。上記炉心４上方には制
御棒駆動機構（図示せず）、炉内計装設備（図示
せず）等の炉心上部機構を収容した炉心上部機構
継胴１１が前記遮蔽体３を貫通して設けられてい
る。そして炉心上部機構継胴１１と炉心４との間
には複数の整流筒１２Ａからなる整流装置１２が
設けられている。そして上記炉心上部機構継胴１
１外周の前記熱遮蔽板８上方には内筒１３が設け
られている。そしてこの内筒１３により原子炉容
器１への熱衝撃を緩和させる構成である。 以上の構成のループ形高速増殖炉によると、冷
却材流入口１Ａより流入した冷却材２は下部プレ
ナム１０内に流入し炉心４を下方から上方に通流
する。そして炉心４から流出した冷却材２は整流
装置１２を通流した後内筒１３内に流れ込み、内
筒１３と原子炉容器１との間のアニユラス部１４
を介して前記冷却材流出口１Ｂから流出する。 次に第２図を参照してタンク形高速増殖炉の概
略構成を説明する。図中５１は原子炉容器を示
す。この原子炉容器５１内には冷却材５２が収容
されている。また上記原子炉容器５１の上部開口
５１Ａはルーフスラブ５３により閉塞されてい
る。上記原子炉容器５１の上部にはフランジ部５
１Ｂが形成されており原子炉容器５１はこのフラ
ンジ部５１Ｂを介してリングガータ５４にさらに
このリングガータ５４を介して原子炉容器室５５
に設置されておりその荷重を伝達している。原子
炉容器１内には複数の燃料集合体（図示せず）、
制御棒（図示せず）等より構成されている炉心５
６が設置されている。この炉心５６は炉心支持構
造物５７に収容されており、かつこの炉心支持構
造物５７を介して前記原子炉容器５１に支持され
ている。上記炉心支持構造物５７と原子炉容器５
１との間には隔壁５８が設置されている。そして
この隔壁５８によつて原子炉容器５１内を上下に
２分し上方を上部プレナム５９、下方を下部プレ
ナム６０としている。前記炉心５６上方には制御
棒駆動機構（図示せず）、炉内計装設備（図示せ
ず）等の炉心上部機構を収容した炉心上部機構継
胴６１が前記ルーフスラブ５３を貫通して設置さ
れている。さらに炉心５６外周にはルーフスラグ
５３を貫通して中間熱交換器６２、循環ポンプ６
３が設置されている。 以上の構成のタンク形高速増殖炉によると冷却
材５２は炉心５６を下方から上方に通流しその際
昇温する。そして炉心５６から流出し炉心上部機
構継胴６１内に流入しこの炉心上部機構継胴６１
の流出口６１Ａから上部プレナム５９内に流入す
る。そして中間熱交換器６２内に流入して２次冷
却材（図示せず）と熱交換して下部プレナム６０
内に流入する。そして循環ポンプ６３により加圧
されて再度炉心５６下方に送り込まれる。 〔背景技術の問題点〕 以上の構成によるとループ形およびタンク形の
場合も炉心から流出した冷却材を熱的に混合させ
る為に上部プレナム領域を十分に大きくし、熱的
混合を促進させる構成となつている。しかしなが
らループ形およびタンク形共に冷却材は複数のル
ープに分割されておりそれぞれのループで熱交換
を行ない循環するわけだが各機器の特性の違いに
より冷却材に若干の温度差が生じることがある。
また上記複数のループの内１つのループが事故を
起し停止した場合にはこの停止したループを補修
しながら運転を続ける（以後Ｎ−１ループ運転と
いう）という運転方法がとられることがあり、こ
の場合にも冷却材の熱的混合をさらに促進させる
必要がある。さらに原子炉が緊急停止した場合に
は、上方に高温の冷却材が位置し下方に低温の冷
却材が位置して上下方向に層状温度分布が形成さ
れ、炉内機器、原子炉容器等に熱応力を発生させ
る恐れがあり、上部プレナム内における冷却材の
熱的混合をさらに促進させ炉内機器および原子炉
容器等の健全性を確保する必要がある。 〔発明の目的〕 本発明の目的とするところは、炉心上方に旋回
流発生装置を設け、炉心から流出してくる冷却材
に旋回流を発生させることにより、Ｎ−１ループ
運転時、原子炉緊急停止時等における冷却材の熱
的混合を促進させ炉内機器および原子炉容器等の
建全性ひいては原子炉の健全性を維持することが
できる高速増殖炉を提供することにある。 〔発明の概要〕 本発明による高速増殖炉は、原子炉容器と、こ
の原子炉容器内に設けられた炉心と、前記原子炉
容器の上部に設けられ同容器の上部開口を閉塞す
る遮蔽体と、この遮蔽体を貫通して前記炉心の上
方に設けられた炉心上部機構とを有する高速増殖
炉において、前記炉心上部機構の下端面に複数の
板体を前記炉心上部機構の周方向にほぼ等間隔
に、且つ半径方向に対して同一方向に傾斜させて
配設したものである。 本発明の構成によると、炉心から流出した冷却
材は炉心上部機構の下端面に当たつて上昇流から
水平流となり、炉心上部機構の下端面に設けられ
た複数の板体の間を通つて炉心上部機構継胴の外
周から放出される。このとき、板体は炉心上部機
構の下端面に周方向にほぼ等間隔で且つ半径方向
に対して同一方向に傾斜して配設されているの
で、炉心上部機構継胴の外周から放出される冷却
材を板体によつて原子炉容器の内壁に沿つて旋回
させることができ、冷却材の熱的混合を促進させ
ることができる。 したがつて旋回流の発生により冷却材の熱的混
合を促進させることができ冷却材の水平方向の温
度分布、上下方向の層状温度分布を低減させるこ
とが可能となり炉内機器および原子炉容器の熱応
力の発生を低減させることができ、健全性および
安全性を大いに向上させることができる。 〔発明の実施例〕 第３図ないし第５図を参照して本発明による第
１実施例を説明する。第３図はループ形高速増殖
炉の概略構成を示す縦断面図である。図中１０１
は冷却材流入口１０１Ａおよび冷却材流出口１０
１Ｂを有する原子炉容器を示す。この原子炉容器
１０１内には冷却材１０２が収容されており、上
部開口１０１Ｃは遮蔽体１０３により閉塞されて
いる。また上記原子炉容器１０１内には複数の燃
料集合体（図示せず）、制御棒（図示せず）等よ
り構成された炉心１０４が設置されている。この
炉心１０４外周にはブランケツト燃料集合体１０
５、中性子遮蔽体１０６が設けられている。そし
てこれら炉心１０４、ブランケツト燃料集合体１
０５および中性子遮蔽体１０６等は炉心支持構造
物１０７を介して前記原子炉容器１０１に支持固
定されている。そして上記炉心支持構造物１０７
の１つとしての熱遮蔽板１０８は原子炉容器１０
１内を上下に２分し上部を上部プレナム１０９、
下方を下部プレナム１１０としている。上記炉心
１０４上方には制御棒駆動機構（図示せず）、炉
内計装設備（図示せず）等の炉心上部機構を収容
した炉心上部機構継胴１１１が前記遮蔽体１０３
を貫通して設けられている。そして炉心上部機構
継胴１１１と炉心１０４との間には複数の整流筒
１１２Ａからなる整流装置１１２が設けられてい
る。そして上記炉心上部機構継胴１１１外周の前
記熱遮蔽板１０８上方には内筒１１３が設けられ
ている。そしてこの内筒１１３により原子炉容器
１０１への熱衝撃を緩和させる構成である。 前記炉心上部機構継胴１１１下端面には第４図
に示すように旋回流発生装置としての複数の板体
１１４が炉心の半径方向に対して傾斜して設けら
れている。この複数の板体１１４を設けることに
より炉心１０４から流出し整流装置１１２を通過
した冷却材１０２に旋回流を発生させる構成であ
る。 以上の構成のループ形高速増殖炉によると、冷
却材流入口１０１Ａより流入した冷却材１０２は
下部プレナム１１０内に流入し炉心１０４を下方
から上方に通流する。そして炉心１０４から流出
した冷却材１０２は、整流装置１１２内を通流し
た後、炉心上部機構継胴１１１の下端面に当たつ
て上昇流から水平流となり、板体１１４の間を通
つて炉心上部機構継胴１１１の外周から放出され
る。このとき、板体１１４は炉心上部機構継胴１
１１の下端面に周方向にほぼ等間隔で且つ半径方
向に対して同一方向に傾斜して取付けられている
ので、炉心上部機構継胴１１１の外周から放出さ
れる冷却材１０２は内筒１１３の内壁に沿つて旋
回する流れとなる。これにより内筒１１３内に旋
回流が発生し、旋回流によつて冷却材１０２の撹
拌が促進され、熱的混合が十分に行なわれる。そ
して冷却材１０２は内筒１１３と原子炉容器１０
１との間のアニユラス部１１４を介して前記冷却
材流出口１０１Ｂから流出する。 すなわち炉心上部機構継胴１１１下端面に複数
の板体１１４を炉心１０４の半径方向に対して傾
斜させて設けることにより、炉心１０４を流出し
てくる冷却材１０２に旋回力を与えそれによつて
旋回流を発生させる構成である。 したがつて内筒１１３内において冷却材１０２
の撹拌が促進されそれによつて熱的混合が十分に
行なわれ水平方向および上下方向の温度分布の低
減を図ることができる。なお、上記実施例では本
発明をループ形高速増殖炉に適用した場合につい
て説明したが、本発明はこれに限定されるもので
はなく、タンク形高速増殖炉についても適用する
ことができる。 次に第６図ないし第８図を参照して第２の実施
例を説明する。第６図はタンク形高速増殖炉の概
略構成を示す縦断面図である。図中２０１は原子
炉容器を示す。この原子炉容器２０１内には冷却
材２０２が収容されている。また上記原子炉容器
２０１の上部開口２０１Ａはルーフスラブ２０３
により閉塞されている。上記原子炉容器２０１の
上部にはフランジ部２０１Ｂが形成されており原
子炉容器２０１はこのフランジ部２０１Ｂを介し
てリングガータ２０４にさらにこのリングガータ
２０４を介して原子炉容器室２０５に設置されて
おりその荷重を伝達している。原子炉容器２０１
内には複数の燃料集合体（図示せず）、制御棒
（図示せず）等より構成されている炉心２０６が
設置されている。この炉心２０６は炉心支持構造
物２０７に収容されており、かつこの炉心支持構
造物２０７を介して前記原子炉容器２０１に支持
されている。上記炉心支持構造物２０７と原子炉
容器２０１との間には隔壁２０８が設置されてい
る。そしてこの隔壁２０８によつて原子炉容器２
０１内を上下に２分し上方を上部プレナム２０
９、下方を下部プレナム２１０としている。前記
炉心２０６上方には制御棒駆動機構（図示せず）、
炉内計装設備（図示せず）等の炉心上部機構を収
容した炉心上部機構継胴２１１が前記ルーフスラ
ブ２０３を貫通して設置されている。さらに炉心
２０６外周にはルーフスラブ２０３を貫通して中
間熱交換器２１２循環ポンプ２１３が設置されて
いる。 前記炉心上部機構継胴２１１下部には、第７図
に示すように旋回流発生装置としての複数の板体
２１４が炉心２０６の半径方向に対して傾斜して
設けられている。この複数の板体２１４を設ける
ことにより炉心２０６から流出してくる冷却材２
０２に旋回流を発生させる構成である。そして上
記炉心上部機構継胴２１１の周壁には旋回流発生
装置としての複数の傾斜ノズル２１５が炉心２０
６の半径方向に対して傾斜して設けられている。
そしてこの傾斜ノズル２１５により炉心上部機構
継胴２１１に流入してきた冷却材２０２は上部プ
レナム２０９内に流出する際旋回力を与えられ
る。この旋回力によつて冷却材２０２に旋回流が
発生する構成である。 以上の構成のタンク形高速増殖炉によると冷却
材２０２は炉心２０６を下方から上方に通流しそ
の際昇温する。そして炉心２０６から流出し炉心
上部機構継胴２１１内に流入する。そして冷却材
２０２は炉心上部機構継胴２１１内を上方に通流
し前記傾斜ノズル２１５を介して上部プレナム２
０９内に流出する。そして傾斜ノズル２１５から
流出する際旋回力を与えられ、上部プレナム２０
９内に流入した冷却材２０２に旋回流が発生す
る。この旋回流の発生により冷却材２０２は撹拌
され熱的混合が促進される。そして冷却材２０２
は中間熱交換器２１２内に流入しそこで２次冷却
材（図示せず）と熱交換して下部プレナム２１０
内に放出される。そして前記循環ポンプ２１３に
より加圧されて再度炉心２０６下方に送り込まれ
る。 また緊急スクラム後の低流量運転時（10〜30％
流量／定格運転時の流量）においては、前記炉心
上部機構継胴２１１と炉心２０６との間の隙間か
ら大半の冷却材２０２が上部プレナム２０９内に
流出する。このときには前記板体２１４により冷
却材２０２に旋回力が与えられ、上部プレナム２
０９内に流入した冷却材２０２に旋回流を発生さ
せる。 すなわち炉心上部機構継胴２１１下部に複数の
板体２１４を炉心２０６の半径方向に対して傾斜
させて設け、かつ炉心上部機構継胴２１１周壁に
周方向に複数の傾斜ノズル２１５を炉心２０６の
半径方向に対して傾斜させて設けることにより炉
心２０６から流出してくる冷却材２０２に旋回力
を与えそれによつて旋回流を発生させる構成であ
る。 したがつて上部プレナム２０９内において冷却
材２０２の撹拌が促進され、それによつて水平方
向および上下方向の温度分布の低減を図ることが
できる。 そして前記第１実施例および上記第２実施例の
場合共に前記Ｎ−１ループ運転の実施が容易とな
りまたＮ−１ループ運転のみならず他の運転形式
の実施をも可能にする。そしてＮ−１ループ運転
時あるいは緊急スクラム後の温度分布を低減させ
ることができそれによつて原子炉容器等の熱応力
を低減させることができ、原子炉の健全性および
安全性を大いに向上させることができる。 前記第１および第２実施例では、旋回流発生装
置としての板体１１４，２１４炉心上部機構継胴
１１１，２１１下端部に、また傾斜ノズル２１５
を炉心上部機構継胴２１１側壁に設けたが、これ
に限つたことではない。例えば内筒１１３内側お
よび原子炉容器１０１，２０１内側に旋回流発生
装置を設けても同様の効果を得ることができる。 〔発明の効果〕 本発明は、原子炉容器と、この原子炉容器内に
設けられた炉心と、前記原子炉容器の上部に設け
られ同容器の上部開口を閉塞する遮蔽体と、この
遮蔽体を貫通して前記炉心の上方に設けられた炉
心上部機構とを有する高速増殖炉において、前記
炉心上部機構の下端面に複数の板体を前記炉心上
部機構の周方向にほぼ等間隔に、且つ半径方向に
対して同一方向に傾斜させて配設したものであ
る。 したがつて、炉心から流出した冷却材は炉心上
部機構の下端面に当たつて上昇流から水平流とな
り、さらに炉心上部機構の下端面に設けられた複
数の板体の間を通つて炉心上部機構の外周から放
出されるので、炉心上部機構継胴の外周から放出
される冷却材を板体によつて原子炉容器の内壁に
沿つて旋回させることができる。これにより冷却
材の熱的混合を促進させることができ、上部プレ
ナムにおける冷却材の温度分布を均一化させるこ
とができるので、原子炉容器および炉内機器の健
全性を確保することが可能となり、信頼性の高い
高速増殖炉を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は従来例を示す図で第１図
はループ形高速増殖炉の縦断面図、第２図はタン
ク形高速増殖炉の縦断面図、第３図ないし第５図
は本発明の第１実施例を示す図で、第３図はルー
プ形高速増殖炉の縦断面図、第４図は第３図の一
部拡大図、第５図は第４図の−断面図、第６
図ないし第８図は本発明の第２実施例を示す図
で、第６図はタンク形高速増殖炉の縦断面図、第
７図は第６図の一部拡大図、第８図は第７図の
−断面図である。 １０１，２０１……原子炉容器、１０３……遮
蔽体、２０３……ルーフスラブ（遮蔽体）、１０
４，２０６……炉心、１１４，２１４……板体
（旋回流発生装置）、２１５……傾斜ノズル（旋回
流発生装置）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 原子炉容器と、この原子炉容器内に設けられ
   た炉心と、前記原子炉容器の上部に設けられ同容
   器の上部開口を閉塞する遮蔽体と、この遮蔽体を
   貫通して前記炉心の上方に設けられた炉心上部機
   構とを有する高速増殖炉において、前記炉心上部
   機構の下端面に複数の板体を前記炉心上部機構の
   周方向にほぼ等間隔に、且つ半径方向に対して同
   一方向に傾斜させて配設したことを特徴とする高
   速増殖炉。