JPH0348795A - 高速増殖炉の温度揺らぎ低減装置 - 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〕 （産業上利用分野） 本発明は、高速増殖炉の炉心上部機構において、冷却材
の温・度差に起因する熱疲労を防止する高速増殖炉の温
度揺らぎ低減装置に関する。

（従来の技術） 第６図は高速増殖炉の概略構成を示す断面図である。こ
の高速増殖炉は、原子炉容器１内のほぼ中央に炉心２が
設けられ、この炉心２を浸漬して冷却材（液体金属ナト
リウム）３が収容されている。また原子炉容器１は、底
部に冷却材量［］４、周壁部に冷却材出口５を有し、上
部は遮蔽プラグ６で閉塞される。

炉心２は、燃料集合体７、ブランケット８、中性子遮蔽
体９および制御棒１０より構成され、炉心支持板１１上
に支持される。そして原子炉容器１、内は、この炉心支
持板１１により上部プレナム１２と下部プレナム１３と
に区画される。また炉心支持板１１からは高圧プレナム
１４が垂下する。

炉心２の上部には、燃料集合体７の交換などを行う炉心
上部機構１５が、遮蔽プラグ６を貫通して垂設される。

炉心１部機構１５の下端には冷却材の流れを整える整流
筒１６が設置される。また遮蔽プラグ６にはデイツプド
ブレート１７が垂設され、冷却材３に浸漬する。

さらに炉心２上部の上部プレナム１２内には炉心上部機
構１５を取り囲む内筒１８が収容され、原子炉容器１の
周壁と所定の隙間１９を保つ。この内筒１８には複数の
冷却材フローホール２０が形成される。

冷却材３は、冷却材人口４から原子炉容器１内に入った
後、下部プレナム１３から高圧プレナム１４を経て炉心
２に至る。そして燃料集合体７と制御棒１０の周囲を通
過しながら熱を与えられて上昇し、内筒１８内に到達す
る。その後、一部は冷却材フローホール２０を通って、
残りは整流筒１６から炉心上部機構１５の開口（図示せ
ず）を通過し内筒１８の上方を経由して、冷却材出口５
から原子炉容器１外に流出する。冷却材流出口５から流
出した高温の冷却材３は、原子炉容器１の外部に設けら
れた熱交換器、循環ポンプ（いずれも図示せず）などを
経て再び冷却材人口４に還流する。

第７図は高速増殖炉の炉心に装荷される燃料集合体７を
示す断面図である。この燃料集合体７はラッパ管２１を
備え、ラッパ管２１の上端にはハンドリングヘッド２２
が、またラッパ管２１の下部には小径のエントランスノ
ズル２３が、それぞれ形成され、ラッパ管２１の内部に
は多数の核燃料ピン２４が収容される。核燃料ピン２４
は、ワイヤスペーサ２５によって互いに所定の間隙を保
ちながら、固定板２６によってラッパ管２１内に固定さ
れる。

エントランスノズル２３は、下端が閉塞され、その周壁
には複数の冷却材流入オリフィス２７が設けられる。他
方ハンドリングヘッド２２には冷却材流出オリフィス２
８が形成される。このように構成された燃料集合体７は
、エントランスノズル２３を炉心支持板１１を介して高
圧プレナム１４の連結管２９に挿入される。なお連結管
２９には、冷却材流入オリフィス２６に対向して、開口
３０が形成される。

高圧プレナム１４内に流入した冷却材は、開口３０を経
て冷却材流入オリフィス２６からラッパ管２１内に至る
。そしてラッパ管１９内を上方に進み、多数の核燃料ピ
ン２２の間を通過する際に核反応熱を受けて、冷却材流
出口２８から流出する。ここで、炉心支持板１１に装着
された各燃料集合体７は、その装着箇所によって発熱量
が異なる。そこで、その熱を与えられる冷却材の温度分
布が燃料集合体７の上方で均一化して熱効率を高めるよ
うに、各燃料集合体７ごとに冷却材の流量が定められる
。

第８図は、炉心上部機構１５下方の構成を示す断面図で
ある。第７図と同様の箇所には、同一の符号を付してそ
の説明を省略する。

炉心上部機構１５の下端には管スペーサ３１が設けられ
、この管スペーサ３１には、各燃料集合体７に対応する
整流筒１６が、溶接で下方に垂設される。各整流筒１６
内には計装ウェル３４の下部が導入される。

燃料集合体７には制御棒下部案内管３５が隣接され、こ
の制御棒下部案内管３５の上方には管スペーサ３１に支
持された制御棒上部案内管３６が対応して設けられる。

そして制御棒上部案内管３６と制御棒下部案内管３５を
連通して制御棒１０が設置され、炉心２の発熱量を調節
する。管スペーサ３１−の整流筒１６の取付部と制御棒
上部案内管３６の取付部の中間には、冷却材流通口３７
が形成される。

冷却材は、燃料棒集合体゛７と制御棒下部案内管３５を
通過して上昇するが、燃料棒集合体７を通過した冷却材
は、制御棒下部案内管３５を通過し。

た冷却材よりも高温である。

燃料棒集合体７を通過した冷却材は、一部は整流筒１６
を紅で、また他の一部は冷却材流通口３７を経て、炉心
上部機構１，５内に至る。他方、制御棒下部案内管３５
を通過（７た冷却材は、冷却材流通口３７を経て、炉心
上部機構１５内に至る。

ここで冷却材流通口３７を通過する冷却材は、冷却材流
通口３７に至るまでに、燃料棒集合体７を通過した高温
の冷却材と制御棒下部案内管３５を通過した低温の冷却
材が混じり合ったものである。したがって冷却材流通口
３７の周辺では、この高温Ｔ　と低温Ｔ２の冷却材の温
度差、および前述した燃料棒集合体７の装荷位置の相違
に基づく冷却材の温度差ΔＴによって、ΔＴ／（ＴＩＴ
２）で表される温度揺らぎΔφを生ずる。

第８図において、制御棒下部案内管３５と燃料棒集合体
７が接触する点と、この点に対応する冷却材流通口３７
を結ぶ線上に、下からａ、　　ｂ、　　ｃの３つの点を
示した。点すは、制御棒下部案内管３５を通過した冷却
材と燃料棒集合体７を通過した冷却材とが混合を開始す
る点である。

第９図は、このａ、　　ｂ、　　ｅの３点における温度
揺らぎΔφを示したものである。この図をみると、点す
において温度揺らぎが生じ、点Ｃにおいてはこの温度揺
らぎが減少するものの、その減少量はわずかである。こ
れは高温の冷却材と低温の冷却材の混合が不十分なため
である。

その結果、第８図に戻って炉心上部機構１５の下端部は
過度の熱疲労を受ける。特に管スペーサ３１と整流筒１
−６を接合する溶接部３８は熱疲労に弱く、クラックを
生じるおそれがあった。

（発明が解決しようとする課題） このように、従来の高速増殖炉においては、炉心上部の
温度揺らぎが避けられないため、炉心上部機構に熱疲労
が発生するおそれがあった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高速増
殖炉の炉心上部における温度疲労を低減して炉心上部機
構の熱疲労を防止する高速増殖炉の温度揺らぎ低減装置
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） 本発明は上記課題を解決するために、原子炉容器内に収
容される制御棒下部案内管に、この制御棒下部案内管を
通過する冷却材の温度に応じて冷却材通過量を自動調節
する弁を取り付け、この弁により、前記制御棒下部案内
管に隣接する燃料集合体を通過した冷却材に混在される
制御棒下部案内管内を通過した冷却材量を調節制御した
ことを特徴とする高速増殖炉の温度揺らぎ低減装置を提
供する。

また本発明は、原子炉容器内に、燃料集合体を通過した
冷却材が一部流入する整流筒を設置し、この整流筒に冷
却材オリフィスとこのオリフィス上流側に冷却材流出口
とをそれぞれ設け、この冷却材流出口から流出する冷却
材を前記整流筒に流入しなかった冷却材および前記燃料
集合体に隣接した制御棒下部案内管を通過した冷却材に
混合せしめたことを特徴とする高速増殖炉の温度揺らぎ
低減装置をも提供する。

（作用） 本発明においては、高速増殖炉の原子炉容器内に収容さ
れる制御棒下部案内管に、弁を取り付け、この弁を用い
て制御棒下部案内管を通過する冷却材の温度に応じて冷
却材の通過量を自動調節するため、制御棒下部案内管を
通過した冷却材と燃料集合体を通過した冷却材とが混合
した際生ずる温度揺らぎを低減できる。

また本発明は、高速増殖炉の原子炉容器内に設置され、
燃料集合体を通過した冷却材が一部流入する整流筒に冷
却材オリフィスを設け、さらにこのオリフィスの上流側
に冷却材流出口を設ける。

したがって、整流筒に入った冷却材の一部は冷却材オリ
フィスを通過できず、上流方向−８逆流して冷却材流出
口から整流筒外へ流出する。そしてこの整流筒を流出し
た冷却材が、燃料集合体を通過した後この整流筒に流入
しなかった冷却材および制御棒下部案内管を通過した冷
却材とよく混合するため、温度揺らぎを低減できる。

（実施例） 以下本発明の実施例を第１図ないし第５図を参照して説
明する。

第１図は、本発明の第１実施例に係る温度揺らぎ低減防
止装置の構成を示す断面図である。この実施例に係る温
度揺らぎ低減装置が設けられる炉心上部機構の基本的構
成は従来のものと実質的に異ならないので、第８図と同
様の箇所には、同一の符号を付してその説明を省略する
。

この実施例における温度揺らぎ低減装置は、制御棒下部
案内管３５内の冷却材の流路に弁４０を設けたものであ
る。この弁４０は、例えば形状記憶合金でつくり、この
流路を通る冷却材が高温の時は流路を狭め、低温のとき
は流路を広げるようにしておく。

その結果、この流路を通る冷却材が高温で、燃料棒集合
体７を通る高温の冷却材とあまり温度差がないときには
、弁４０を通過して冷却材が多量に流れる。しかし、こ
のときは冷却材の温度差があまりないので、制御棒下部
案内管３５の上方で混合すれば、冷却材の温度揺らぎは
すぐ減少する。

他方、この流路を通る冷却材が低温で燃料棒集合体７を
通る高温の冷却材と大きな温度差があるときには、弁４
０を通過する冷却材は少なくなる。

したがって、冷却材の温度差があっても、高温の冷却材
は低温の冷却材に比べはるかに量が多いため、制御棒下
部案内管３５上方での混合時に、冷却材の温度揺らぎは
ほとんど生じない。

第２図は、第１図のｎ−ｎ線断面図である。第１図と対
応する箇所には同一の符号を付してその説明は省略する
。制御棒下部案内管３５は六角柱状で、弁４０は制御棒
１０を取り囲むように設置される。

第３図は、この実施例に係る温度揺らぎ低減装置を設置
した場合の温度揺らぎを計測した結果を示す。温度揺ら
ぎは、第９図に示したものに比べ、ｂ点におけるピーク
が小さく、０点における減少量が大きくなっている。

第４図は、本発明の第２実施例に係る温度揺らぎ低減防
止装置の構成を示す断面図である。この実施例に係る温
度揺らぎ低減装置が設けられる炉心上部機構の基本的構
成も従来のものと実質的に異ならないので、第８図と同
様の箇所には、同一の符号を付してその説明を省略する
。

この実施例における温度揺らぎ低減装置は、整流筒１６
に冷却材オリフィス４１を設け、この冷却材オリフィス
４１より上流に冷却材流出口４２を開口したものである
。

その結果、この実施例においては、燃料棒集合体７を通
過した後整流筒１６内に案内された冷却材は、−旦上方
へ向けて進むものの、一部は冷却材オリフィス４１を通
過できずに下方へ向けて逆流し、冷却材流出口４２を通
って整流筒１６外に流出する。そして、この冷却材は、
冷却材流出口４２から流出した後も下方に向けての流れ
を保持し、燃料集合体７を通過した後整流筒１６に案内
されなかった高温の冷却材、および制御棒下部案内管３
５を通過した低温の冷却材と合流する。そして、特にｂ
点付近で高温の冷却材と低温の冷却材の混合が促進され
る。この後、十分混合した冷却材は、上昇して冷却材流
通口３７から炉心上部機構１５内に至る。

第５図は、この実施例に係る温度揺らぎ低減装置を設置
した場合の温度揺らぎを計測した結果を示す。温度揺ら
ぎは、第９図に示したものに比べ、ｂ点におけるピーク
が小さく、０点における減少量が大きくなっている。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、高速増殖炉の原
子炉容器内に収容される制御棒下部案内管に、弁を取り
付け、この弁を用いて制御棒下部案内管を通過する冷却
材の温度に応じて冷却材の通過量を自動調節するため、
制御棒下部案内管を通過した冷却材と燃料集合体を通過
した冷却材とが混合した廃止ずる温度揺らぎを低減でき
る。

また本発明は、高速増殖炉の原子炉容器内に設置され、
燃料集合体を通過した冷却材が一部流入する整流筒に冷
却材オリフィスを設け、さらにこのオリフィスの上流側
に冷却材流出口を設ける。

したがって、整流筒に入った冷却材の一部は冷却材オリ
フィスを通過できず、上流方向へ逆流して冷却材流出口
から整流筒外へ流出する。そしてこの整流筒を流出した
冷却材が、燃料集合体を通過した後この整流筒に流入し
なかった冷却材および制御棒下部案内管を通過した冷却
材とよく混合するため、温度揺らぎを低減できる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第４図はそれぞれ本発明の実施例に係る温
度揺らぎ低減装置を示す断面図、第２図は第１図のｎ−
ｎ線断面図、第３図および第５図はそれぞれ本発明の実
施例に係る温度揺らぎの計測結果を示す図、第６図は高
速増殖炉の概略構成を示す断面図、第７図は燃料集合体
の断面図、第８図は炉心上部構造下方の断面図、並びに
第９図は従来の温度揺らぎの計測結果を示す図である。 ３５・・・制御棒下部案内管、３６・・・整流筒、４０
・・・弁、４１・・・冷却材オリフィス、４２・・・冷
却材流出口。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子炉容器内に収容される制御棒下部案内管に、こ
   の制御棒下部案内管を通過する冷却材の温度に応じて冷
   却材通過量を自動調節する弁を取り付け、この弁により
   、前記制御棒下部案内管に隣接する燃料集合体を通過し
   た冷却材に混在される制御棒下部案内管内を通過した冷
   却材量を調節制御したことを特徴とする高速増殖炉の温
   度揺らぎ低減装置。 ２、原子炉容器内に、燃料集合体を通過した冷却材が一
   部流入する整流筒を設置し、この整流筒に冷却材オリフ
   ィスとこのオリフィス上流側に冷却材流出口とをそれぞ
   れ設け、この冷却材流出口から流出する冷却材を前記整
   流筒に流入しなかった冷却材および前記燃料集合体に隣
   接した制御棒下部案内管を通過した冷却材に混合せしめ
   たことを特徴とする高速増殖炉の温度揺らぎ低減装置。