JPH0378692A - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、原子炉容器内に中間熱交換器等を内蔵するタ
ンク型に好適な高速増殖炉に係り、特に、中間熱交換器
の外胴外周をシールするシール装置を改良した高速増殖
炉に関する。

（従来の技ｌ１） 一般に、この種のタンク型高速増殖炉は第３図に示すよ
うに構成され、原子炉容器１は内側の主容器１ａと外側
のガードベッセル１ｂとにより２重構造に構成されてお
り、円筒状空間のキャビティウオール２内に吊下げ支持
されている。

原子炉容器１およびキャビティウオール２はルーフスラ
ブ３により閉塞されている。

原子炉主容器１ａ内の下底部には図中下から炉心支持体
４を介してブレナム部５および炉心６が順次積層されて
おり、炉心６の上方には、ルーフスラブ３に吊持されて
いる炉心上部機構７が配置されている。

また、炉心６のほぼ上端部位置において、主容器１ａ内
を隔壁８により上方のホットブール９と下方のコールド
プール１０とに上下に区画し、隔壁８は隔壁支持体８ｂ
により支持されている。

前記ルーフスラブ３には複数の一次主循環ボンブ１１が
周方向に等間隔に吊り持ちされており、主容器１ａ内の
一次冷却材１５を強制循環させる。

これらの−法主循環ボンブ１１はその外側が薄肉円筒体
１２により被覆されて、隔壁８を図中上下方向に貫通し
ている。

各−法主循環ボンブ１１の下端からは炉内配管１３が導
出され、その先端がプレナム部５に接続されている。

そして、ルーフスラブ３には一次冷却材１５と二次冷却
材１６との熱交換を行なう複数のシェルアンドチューブ
型の中間熱交換器１４が周方向に等間隔に主容器１内に
吊り持ちされており、その下端部は隔壁８を貫通してコ
ールドプール１０内に達している。

各中間熱交換器１４は、第４図に示すように長尺中空状
の外ＷＡ１７の上端に形成したフランジ１７ａがルーフ
スラブ３に引っ掛けられて支持され、中間熱交換器１４
全体が吊り下げられている。

前記外１１１７の下端部はテーパ状に縮径され、隔壁８
の目通孔８ａに固着されたスタンドパイプ内に挿通され
、コールドプール１０内で出口ノズル１７ｂにより開口
している。

また、外胴１７の下部には上下管板１９ａ、１９ｂの間
に貫通支持された多数の伝熱管２０が収納されている。

そして、外胴１７の軸方向中間部にて開口した複数の入
口窓２１．２１・・・から、上管板１９ａ上に流入した
一次冷却材１５は図中太線小矢印に示すように、各伝熱
管２０内を流下して、下管板１９ｂから出口ノズル１７
ｂ内へ流出し、さらにここからコールドプール１０内に
流下する。この出口ノズル１７ｂの内周には下管板１９
ｂに固着された内用２２が設けられている。

また、外ＩＩＩ　１７の軸心部には、ルーフスラブ３の
外部から液体ナトリウム等の液体金属から成る二次冷却
材１６が図中太線黒矢印に示すように、上下管板１９ａ
、１９ｔ）間の空間１９ｃ内に、下端開口２２ａを通し
て供給する内側管２３と、前記空間１９Ｃから一次冷却
材１５との熱交換によって加温されて二次冷却材１６を
取り出してルーフスラブ３外へ導出する外側管２４とで
形成されたダウンカマ２５が設けられている。

ところで、このように構成されたタンク型高速増殖炉で
は、炉心６で加熱されたホットプール９の一次冷却材１
５は、そのほぼ余聞が中間熱交換器１４内を経て、コー
ルドプール１０に流入されないと、−法主循環ボンブ１
１の必要吐出流量が増大するばかりでなく、プラントと
しての効率を低下させる原因ともなる。

また、万一ホットブール９内の高温一次冷却材１５が中
間熱交換器１４内を通らずにコールドプール１０へ流入
するようなリーク等が生じた場合には、一般にホットブ
ール９とコールドプール１０の冷却材温度には１５０℃
程度の温度差があるので、リーク箇所近傍の熱疲労等の
構造健全性確保上の課題も生ずる結果となる。

このために、中間熱交換器１４が隔壁８を１通する部分
のシール、すなわらスタンドパイプ１８と中間熱交換器
１４のシールは、十分にその機能を確保するように構成
する必要がある。

そして、このようなシール装置に対しては、中間熱交換
器１４とスタンドパイプ１８との相対変位を軸方向と水
平方向とで吸収できることが要ａ＋’ｉされる。以下、
この軸方向変位吸収の要請の゛理由を述べる。

原子炉容器１内のホットブール９およびコールドプール
１０内の一次冷却材１５の温度はプラントの起動、停止
等の運転により変化する。

このために、二次冷却材１５に接液している中間熱交換
器１４、スタンドバイブ１８、隔壁８、原子炉容器１等
も熱膨張変形する。

このとき、中間熱交換器１４の外用１７上部は、一次冷
却材１５の温度にほぼ同一の温度まで上着するのに対し
、原子炉容器１のホットプール９の内周面には、図示し
ない断熱層、もしくは冷却機構が設置されているので、
中間熱交換器１４の外１ｉ１１７上部はどの温度上界は
生じない。

その結果、中間熱交換器１４とスタンドパイプ１８との
間で、その軸方向に相対変位を生ずるので、その変位を
吸収する必要がある。

次に、前記水平方向変位吸収の必要性について述べる。

前記プラント起動、停止等に伴って、原子炉容器１は、
軸方向に熱膨張するだけでなく、径方向にも熱膨張する
。

一方、中間熱交換器１４は原子炉容器１上面で被覆する
ルーフスラブ３から吊り持ちされ、このルーフスラブ３
はプラント運転時においても４０℃程度の低温に保持さ
れるため、中間熱交換器１４と原子炉容器１に接続され
たスタンドパイプ１８に、径方向に相対変位が生ずる。

また、前記ルーフスラブ３は上面温度が前記したように
ほぼ一定であるが、その下面温度はホラ１−ブール９内
の一次冷却材１５の温度の影響を受けて変化し、その結
果として、全体に撓み変形を起す。

このルーフスラブ３の熱撓みにより、中間熱交換器１４
は若干直立を傾ける変形を生じ、これによっても、中間
熱交換器１４とスタンドパイプ１８との間で径方向に相
対変位を生ずるので、その変位を吸収する必要がある。

以上のシール装置の性能要求に加え、万一、中間熱交換
器１４内にリークが生ずる等、故障が生じた場合には、
中間熱交換各１４全体をスタンドパイプ１８から引き抜
き、補修を行なう必要がある。

このために、前記シール装置はこの中間熱交換器１４の
引抜にも対応可能な構造とする必要がある。

そこで中間熱交換器１４とスタンドバイブ１８との間隙
をシールする従来のシール装置は、第５図に示すように
中間熱交換器１４の出口ノズル１７ｂ周辺部の吐出端部
における内胴２２の外周と、その外１１１１７の内周と
を、これら両者２２．１７間に介在された円筒状の内側
へローズ２つにより接続しており、中間熱交換器１４の
外１１１７の外周面とスタンドパイプ１８の内周面との
間には円筒状の外側ベローズ２６を介在している。

この外側ベローズ２６はその図中上端を、外胴１７の吐
出端部外周に固着された外向き７ランジ１７ａに固着す
ると共に、外側ベローズ２６の図中下端には、外胴１７
の吐出口端部外周を環状に囲むシールリング２７を固着
している。

シールリング２７の図中下面は、スタンドバイブ１８の
下端に突設された内向きフランジより成るシール座２８
の図中上面に所要の圧力で押し付けられ、液密に着座し
ている。

したがって、このシール装置はシールリング２７をシー
ルリング座２８に所要圧で押圧し、面接触させており、
その接触面にベローズ２６の圧縮力が常に作用される。

中間熱交換器１４とスタンドパイプ１８との軸方向の相
対変位の吸収については、ベローズ２６の軸方向伸縮に
より行なわれるので、常にシールリング２７とシールリ
ング座２８との間に必要な圧縮面圧を確保することがで
きる。

また、中間熱交換器１４とスタンドバイブ１８との径方
向の相対変位の吸収については、シールリング２７とシ
ールリング座２８とが相互に径方向にスライドすること
により行なわれる。

さらに、中間熱交換器１４のスタンドバイブ１８からの
引抜性の確保については、シールリング２７とシールリ
ング座２８とが面接触しているに過ぎず、溶接等により
固着されているものではないので、中間熱交換ｚ１４の
スタンドバイブ１８からの引抜は可能である。

（発明が解決しようとする課題） しかしながら、このように構成された中間然交換器１４
とスタンドパイプ１８との従来のシール装置には、シー
ル性能の信頼性に課題がある。

すなわち、シールリング２７とシールリング座２８の面
接触でシールするために、そのシール性能がシールリン
グ２７とシールリング座２８との製作Ｍ度により大きく
左右される。

また、ブラント運転中にシールリング２７とシールリン
グ座２８とのシール面に万一、自己融着等が生じると、
シールリング２７がシールリング座２８上面上を水平（
径）方向に摺動できなくなるので、径方向相対変位を吸
収できず、そのために、ベローズ２６に剪断力が作用し
、ベローズ２６の健全性を損う可能性がある。

さらに、中間熱交換器１４のスタンドパイプ１８からの
引抜、補修後の再挿入に際し、シール性能を確保できる
適切な位置に配置できるか確認できないことによる信頼
性面での課題がある。

そこで本発明は前記事情を考慮してなされたもので、そ
の目的は、中間熱交換器とスタンドパイプの軸方向およ
び水平方向の変位を吸収でき、かつ十分なシール性と中
間熱交換器引抜およびその後の再挿入性を向上すること
ができるシール装置を有する高速増殖炉を提供すること
にある。

〔発明の構成〕

（課題を解決するための手段） 本発明は、ユニバーサル型ベローズがその軸方向および
径方向の変位をその変形により吸収することができる点
に着目してなされたものであり、スタンドパイプ１８の
吐出口端部内周に形成されたシール座に、その軸方向に
挿脱自在かつ液密に着座ブるシール部材を、このユニバ
ーサル型べａ−ズにより吊り持ちさせたものである。

すなわち本発明は、一次冷却材を収容する原子。

炉容器内のホラ１〜コールドとコールドプールとを仕切
る隔壁に、これら両プールを連絡する貫通孔を穿設し、
このｒｉ通孔にスタンドパイプを液密に固定し、このス
タンドパイプ内に、前記一次冷却材を内部に通して二次
冷却材と熱交換する中間熱交換器の一次冷却材の吐出口
端部を、シール装置を介して挿脱自在かつ液密に挿入せ
しめる高速増殖炉において、前記シール装置は、前記ス
タンドパイプの前記コールドプール側端部の内周面に環
状に形成されて、前記コールドプール側に向けて先細の
テーバ面を形成しているシール受け座と、前記中間熱交
換器の吐出口端部の外用外周に外嵌されて前記シール受
け座のテーパ孔内にその軸方向に挿脱自在かつ液密に嵌
入されるシール部材と、前記中間熱交換器の吐出口端部
の外胴外周に外嵌されてその外周面を被覆するように一
端部が固着される一方、その自由端部が前記シール部材
に固着されて軸方向および径方向に変形自在のユニバー
サル型ベローズとを有することを特徴とする。

また、前記発明において、ユニバーサル型ベローズは、
中間熱交換器の吐出口端部の外胴外周に外方に突出する
環状の固定リングを突設し、＃Ｊ記記聞間熱交換器吐出
口端部の外用外周に外嵌された上下一対のベローズおよ
び管軸の短かい短管を、上部ベローズ、短管および下部
ベロ一ズの順に順次連結して前記固定リングの内周部に
て吊設し、この下部べａ−ズにシール部材の一端部を回
着プる一方、前記一対のベローズの外周にそれぞれ外嵌
される上下一対の外管および固定管の上部および下部同
士をとンジピンによりそれらの管軸を中心にして揺動自
在にそれぞれ蝶着し、前記上部固定管の自由端を、前記
上部ベローズの一端を固着した固着部より外周側の前記
固定リングの外周部に固着し、前記下部固定管の自由端
ｎ１、前記下部ベローズの一端部を固着した固着部より
外［１１１１の前記シール部材の外周部に固着し、前記
各蝶着部には軸方向に長い長孔を穿設してなることを特
徴とする。

（作用） スタンドパイプ１８の吐出口６ｔｉ　５内周に形成した
シール座には、中間熱交換器の吐出口端部の外胴外周を
囲むシール部材がその軸方向に挿脱自在および液密に着
座され、このシール部材は前記中間熱交換器の吐出口端
部の外用外周に外１釈されて吊設されているユニバーサ
ル型ベローズにより吊り持ちされているので、スタンド
バイブ内周面と前記外胴外周面とが液密にシールされる
。

また、シール部材がシール座にその軸方向に挿脱自在に
着座しているので、中間熱交換器をスタンドパイプから
その軸方向へ引き抜くことができる。

さらに、シール部材が軸方向および径方向に変形自在の
ユニバーサル型ベローズにより吊り持ちされているので
、スタンドパイプおよび中間熱交換器の外用の吐出口端
部の軸方向および径方向の変位を、ユニバーサル型ベロ
ーズの変形により吸収することができる。

したがって本発明によれば、スタンドパイプと中間熱交
換器の外用とをシールすることができると共に、中間熱
交換器のスタンドパイプからの引Ｉ友を行なうことがで
き、しかも、スタンドパイプおよび中間熱交換器の外用
の軸方向および径方向の熱変位を吸収することができる
ので、そのシール装置の信頼性向上を図ることができる
。

（実施例） 以下本発明の一実施例を第１図および第２図に基づいて
説明する。

第１図は本発明を第３図〜第５図で示すタンク型高速増
殖炉に適用した場合の一実施例の要部を示す要部縦断面
図であり、第１図および第２図中、第３図〜第５図で示
す部分と共通する部分には同一符号を付して、その組視
した説明を省略する。

本実施例は中間熱交換器１４の吐出口端部１７ｂの外胴
１７外周とスタンドパイプ１８の吐出口端部内周面とを
液密にシールするシール装置に特徴があり、これ以外の
構成は第３図〜第５図で示ず従来例と同様であるので、
その説明は省略する。

本実施例のシール装置は第４図に示すようにボットブー
ル９とコールドプール１０とを連通させるスタンドパイ
プ１８と、中間熱交換器１４の外胴１７とのアニユラス
空間を液密にシールするものであり、第１図に示すよう
にスタンドパイプ１８の吐出ロ端郡１７ｂ内周に環状の
シール受け座３０を一体に連成している。

シール受け座３０は第１図および第２図に承りように、
その図中上面に上下２段の図中下方に先細のテーパ面３
０ａ、３０ｂをそれぞれ形成し、下部テーパ面３０ｂを
、シールリング３１を液密に着座させるシー！−面に形
成している。

このシート面３０ｂにはシール受け座３０を軸方向に貫
通する貫通孔３０Ｇを、その周方向に所要のピッチをお
いて複数個穿設している。

シールリング３１は中間熱交換器１４の吐出口端部１７
ｂの外胴１７の外周面に微少の間隙をおいて外嵌される
環状体より成り、その図中下端面にはシール受け座３０
のシート面３０ｂに適合するテーパ面３１ａが形成され
、シート面３０ｂにシールリング３１が液密に密着する
ようになっている。

シールリング３１の図中上゛端上方が第１図および第４
図に示すようにホットブール９と連通する一方、シール
リング３１の下面であるテーパ面３１ａが各貫通孔３０
ｃを介して、ホラ］・ブール９よりも低圧のコールドプ
ール１０に連通しているので、シールリング３１の上面
には高圧のホットブール９と低圧のコードブール１０の
差圧が下方へ向けて加圧されるので、シールリング３１
のテーパ面３１ａとシール受け座３０のシート面との密
着度が向上する。

シールリング３１はユニバーサル型ベローズ３２の図中
下端部に固着され、このユニバーサル型ベローズ３２の
図中上端は、外胴１７の吐出口端部外周面にほぼ全周に
亘って固着された環状の固定リング３３に固着されてい
る。

すなわち、シールリング３１Ｇよユニバーサル型ベロー
ズ３２により昂持ちされているので、そのベローズ３２
の圧縮力がシールリング４３１に常に作用し、シールリ
ング３１とシール受け座３０との密着度が一層向上する
。

ユニバーサル型ベローズ３２はその軸方向および径方向
に変形することにより、その軸方向および径方向の変位
を吸収するものであり、中間熱交換器１４の吐出口端部
１７ｂの外胴１７外周に微少間隙をもって外嵌される管
軸の知い円管状の短管３４と上下一対の円筒状のベロー
ズ３５ａ、３５ｂとを有する。

短管３４は、その図中上端を上部ベローズ３５ａに、そ
の下端を下部ベローズ３５ｂにそれぞれ固着しており上
部ベローズ３５ａの図中上端を固定リング３３の下面に
固着する一方、下部ベローズ３５ｂの図中下端をシール
リング３１の上面上に固着している。

また、短管３４の図中上下端には、上下一対のベローズ
３５ａ、３５ｂの外周を全周に亘って囲むポツパー状の
上下一対の外管３６ａ、３６ｂの各縮径端部を固着して
いる。

これら上下一対の外管３６ａ、３６ｂの各自由端は、上
下一対のベローズ３５ａ、３５ｂの外周を微少間隙をも
って囲む円管状の上下一対の固定管３７ａ、３７ｂに左
右一対のヒンジピン３８ａ。

３８ｂ、３９ａ、３９ｂにより、径方向に揺動自在に連
結されており、さらに、上下一対の外管３６ａ、３６ｂ
にはヒンジビン３８ａ、３８ｂ、３９ａ、３９ｂを挿通
させる挿通孔をその軸方向に延びる長孔４０ａ、４０ｂ
、４１ａ、４１ｂを形成し、各ヒンジビン３８ａ、３８
ｂ、３９ａ、３９ｂを植設する上下一対の固定管３７ａ
、３７ｂに対して、上下一対の外管３６ａ、３６ｂがそ
れぞれ軸方向に変位できる。

そして、上部固定管３７ａの上端が固定リング３３の下
面に固着される一方、下部固定管３７ｂの下端がシール
リング３１の上面に固着され、これによりシール装置が
構成される。

したがって、本実施例のシール装置によれば、シール部
材３１の上面には高圧のホットプール９と、これより低
圧のコールドプール１０との差圧が図中下方に向けて加
圧されるので、シールリング３１のテーパ面３１ａとシ
ール受け座３０のシート面３０ｂとの密着力が増大する
ので、そのシール性の向上が図られる。

また、外ｌ５１１７の軸方向変位は上下一対のベローズ
３５ａ、３５ｂと、上下−％１　（７）外管３６ａ。

３６ｂと上下一対の固定管３７ａ、３７ｂとを軸方向移
動自在に′ｉ！ｉ結するヒンジ結合の軸方向の変形によ
り吸収することができる。

さらに、上下一対のベローズ３５ａ、３５ｂの外周面は
上下一対の外管３６ａ、３６ｂおよび固定管３７ａ、３
７ｂにより被覆されているので、上下一対のベローズ３
５ａ、３５ｂに負荷される剪断力を緩和することができ
る。

しかも、上下一対の外管３６ａ、３６ｂと固定管３７ａ
、３７ｂはヒンジピン３８ａ、３８ｂ。

３９ａ、３９ｂにより径方向に揺動可能に支持されてい
るので、水平方向の変位を吸収することができる。

そして、シールリング３１はシール受け座３０に単に密
着しているだけで、溶接等により固着されていないので
、中間熱交換器１４を図中上方へ引き上げることにより
、中間熱交換器１４をスタンドパイプ１８より引き抜く
ことができる。

また、中間熱交換器１４をスタンドパイプ１８内に再挿
入する場合には、シールリング１７のデーパ面３１ａが
シール受け座３０の上段傾斜面３０ａを図中下方向に摺
動して、その下段のシート面３０ｂに案内される。した
がって、シールリング３１のテーパ面３１ａがシール受
け座３ｏのシート面３０ｂに確実に案内されて着座され
る。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明は、スタンドパイプの吐出口
端部内周に設けたシール受け座のテーパ面に、軸方向に
挿脱自在かつ液密に着座するシール部材を、軸方向およ
び径方向に変形自在のユニバーサル型ベローズを介して
、中間熱交換器の吐出口端部の外胴外周に吊設したので
、中間熱交換器をスタンドバイブから軸方向に引き抜く
ことができ、しかも再挿入時には、シール部材の傾斜面
がシール受け座のテーパ面に案内されるので、その挿入
性が向上する。

また、シール部材を軸方向および径方向に変形自在のユ
ニバーサル型ベローズにより吊り持ちするので、中間熱
交換器とスタンドパイプとの軸方向および径方向の相対
変位を吸収することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る高速増殖炉の要部縦断面図、第２
図は第１図の部分拡大図、第３図は一般的なタンク型高
速増殖炉を一部縦断面で示す全体構成図、第４図は従来
のシール装置を有する中間熱交換器の！断面図、第５図
は第４図で示す中間熱交換器の吐出口端部の拡大図であ
る。 １・・・原子炉容器、８・・・隔壁、８ａ・・・貫通孔
、９・・・ホットブール、１０・・・コールドプール、
１４・・・中間熱交換器、１５・・・一次冷却材、１６
・・・二次冷却材、１７・・・外胴、１８・・・スタン
パイブ、３０・・・シール受け座、３０ａ、３０ｂ・・
・２段傾斜面（テーバ面）、３１・・・シールリング、
３１・・・テーバ面、３２・・・ユニバーサル型ベロー
ズ、３３・・・固定リング、３４・・・短管、３５ａ、
３５ｂ・・・上下−対のベローズ、３６ａ、３６ｂ・・
・上下一対の外管、３７ａ、３７ｂ＝−・上下一対の固
定管、３８ａ、３８ｂ、３９ａ、３９ｂ・ｅンジピン、
４０ａ、４０ｂ、４１　ａ、４１　ｂ−・・長孔。 第 ４ 図 第 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 一次冷却材を収容する原子炉容器内のホットコールドと
   コールドプールとを仕切る隔壁に、これら両プールを連
   絡する貫通孔を穿設し、この貫通孔にスタンドパイプを
   液密に固定し、このスタンドパイプ内に、前記一次冷却
   材を内部に通して二次冷却材と熱交換する中間熱交換器
   の一次冷却材の吐出口端部を、シール装置を介して挿脱
   自在かつ液密に挿入せしめる高速増殖炉において、前記
   シール装置は、前記スタンドパイプの前記コールドプー
   ル側端部の内周面に環状に形成されて、前記コールドプ
   ール側に向けて先細のテーパ面を形成しているシール受
   け座と、前記中間熱交換器の吐出口端部の外胴外周に外
   嵌されて前記シール受け座のテーパ孔内にその軸方向に
   挿脱自在かつ液密に嵌入されるシール部材と、前記中間
   熱交換器の吐出口端部の外胴外周に外嵌されてその外周
   面を被覆するように一端部が固着される一方、その自由
   端部が前記シール部材に固着されて軸方向および径方向
   に変形自在のユニバーサル型ベローズとを有することを
   特徴とする高速増殖炉。