JPH04204088A - 高速増殖炉及びその運転方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、高速増殖炉の原子炉構造及びその運転方法に
係り、特に炉容器壁の熱保護構造に関する。

〔従来の技術〕 高速増殖炉の原子炉構造における炉容器壁保護対策につ
いては、従来例として日本原子力学会（１９８９，秋の
大会）ＦＢＲ実証実証炉設大研究）炉壁保護構造概念の
比較検討及び特開昭６１−３１９９７号公報に開示され
ている。その例をそれぞれ第２図及び第３図に示す。

第２図は、ガスダム方式と呼ばれる高速増殖炉の原子炉
構造の説明図である。第２図において、１はルーフデツ
キ、２は炉容器、３はホットプレナム、４はコールドプ
レナム、５は水平隔壁、６は中間熱交換器、７はポンプ
、８は炉心、９は高圧プレナム、１０はカバーガス、１
５はガスダム壁、１６はガスダム層、１７はガスダム壁
付根部である。コールドプレナム４は冷却材である液体
金属で充満しているが、この冷却材はポンプ７により高
圧プレナム９及び炉心８を通ってホットプレナム３に送
られる。ホットプレナム３に送られた冷却材は、炉心８
で加熱されて高温の冷却材となり、この冷却材が中間熱
交換器６に入って２次系冷却材に熱を伝え、コールドプ
レナム４へ出て１サイクルとなる。コールドプレナム４
゛とホットプレナム３は水平隔壁５によって仕切られて
おり、炉容器２はルーフデツキ１に吊着されている。

炉容器２内の外周近くにガスダム壁１５が周設されてお
り、このガスダム壁１５の下端部が外側に湾曲して、そ
の付根部１７が炉容器２の内壁に固着されている。これ
は、ホットプレナム３からの熱衝撃を直接に炉容器２へ
伝えないようにするためであり、更に炉容器２とガスダ
ム壁１５の間にカバーガス１０が充満しているガスダム
層１６とにより、プラント過渡運転時において冷却材に
生じる垂直方向の急激な温度勾配を緩和するためのもの
である。しかし、上記ガスダム方式は、地震時にガスダ
ム壁１５に水平荷重が加わると、ガスダム壁付根部１７
に荷重が集中し炉容器２に大きな応力が発生する。

第３図は地震時の荷重を分散させ、応力が緩和できる高
速増殖炉の原子炉構造の説明図で、第３図で１８はカバ
ーガス圧力調整系であり、その他の符号は第２図と同じ
である。なお、符号１１の垂直吊り下げ隔壁は、第２図
と第３図では形状を異にしているが同じ符号を用いてい
る。これは、垂直隔壁吊り下げ方式と呼ばれる高速増殖
炉の原子炉構造である。主な構成は第２図と同じである
が、ガスダム壁の代りに垂直吊り下げ隔壁１１が設けら
れ、これがル−フデツキ１から吊り下げられている。

垂直吊り下げ隔壁１１と炉容器２との間には冷却材が充
満しているが、この冷却材の液面を、ホットプレナム３
の液面より低くすることにより、その両者の液面高さ間
に相当する部分における垂直吊り下げ隔壁１１と炉容器
２との間にガス層を形成させた炉容器２の熱保護構造に
している。更に、地震時に垂直吊り下げ隔壁１１に加わ
る水平荷重は、垂直吊り下げ隔壁１１の下部から冷却材
を通じて炉容器２へ伝えられるものと、垂直吊り下げ隔
壁１１の上端からルーフデツキ１に伝えられるものと荷
重が分散できる、耐震設計上価れた構造となっている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、第３図で説明した上記技術は、炉容器と
垂直吊り下げ隔壁との間に構成される領域内の冷却材の
液面を調整するにあたり、下記の問題点があった。

第３図の構造で、炉容器と垂直吊り下げ隔壁との間の冷
却材の液面を下げるためには、垂直吊り下げ隔壁、ルー
フデツキ及びホットプレナム液面で囲まれるカバーガス
の圧力に対して、炉容器の内壁と垂直吊り下げ隔壁の間
のカバーガス圧力を高くしなければならない、このため
、炉容器の内壁と垂直吊り下げ隔壁との間にカバーガス
圧力調整系１８（第３図参照）を設置する必要があった
。　しかし、カバーガス圧力調整系を設置する場合、カ
バーガス圧力調整系が故障又は誤動作を起す可能性があ
るため、多重構造、もしくは安全クラスを上げるなどの
措置をとらねばならず、複雑な構造となった。また、炉
容器の内壁と垂直吊り下げ隔壁との間のカバーガスが垂
直吊り下げ隔壁内の低圧カバーガス部に漏洩しないよう
に気密性を確保する必要があった。

本発明の目的は、カバーガス圧力調整系を使用せずに、
耐震性に優れた炉容器を有する高速増殖炉の原子炉構造
を提供することである。

〔問題を解決するための手段〕

上記の目的は、次の手段により達成することができる。

（１）ホットプレナム域とコールドプレナム域を隔離す
る水平隔壁の外周端を上端がルーフデツキに吊着する垂
直吊り下げ隔壁の下端部に結合することにより、原子炉
容器内壁と前記垂直吊り下げ隔壁とにより形成される領
域を設けるとともに該領域をコールドプレナム域に連通
し、かつ前記垂直吊り下げ隔壁のカバーガスと接触する
部分に前記原子炉容器内壁と垂直吊り下げ隔壁により形
成される領域と前記ホットプレナムとを連通ずる連通孔
を設けてなること。

（２）（１）において、水平隔壁の外周端を垂直吊り下
げ隔壁の下端部に固着せずに、その固着部をベローズで
接続すること。

（３）（１）において、水平隔壁の代りに、その部分に
逆Ｕ字形水平隔壁を設けること。

（４）（１）において、垂直吊り下げ隔壁の上端をルー
フデツキに吊着させずに、その隔壁の上端部分を外側に
湾曲させて、その端を原子炉容器内壁に固着させること
。

（５）高速増殖炉の運転時において、ホットプレナムと
コールドプレナムを隔離する水平隔壁の外周短がルーフ
デツキ又は原子炉容器内壁に吊着する垂直吊り下げ隔壁
の下端部に固着され、原子炉容器内壁と垂直吊り下げ隔
壁とにより構成される領域内のカバーガスを垂直吊り下
げ隔壁に設けられている連通孔で連通させ、ホットプレ
ナムとコールドプレナムとの間の圧力差によって原子炉
容器内壁と垂直吊り下げ隔壁とによって構成される領域
の冷却水の水位を低下させ断熱空間層を形成させること
。

〔作用〕

高速増殖炉の原子炉容器内を流れる冷却材は、以下に説
明するような経路で循環している。

ホットプレナム中の高温・高圧の冷却材は、中間熱交換
器を流れる間に熱交換、圧力損失により低温・低圧の冷
却材となりコールドプレナムへ戻るようになっている。

この循環経路において、コールドプレナムの冷却材はホ
ットプレナムの冷却材に比べて、中間熱交換器を流れる
際の圧力損失分だけの圧力低下が存在する。したがって
、原子炉容器と垂直吊り下げ隔壁との間の冷却材をコー
ルドプレナムに連結し、両者のカバーガス圧力を等しく
すれば、原子炉容器の内壁と垂直吊り下げ隔壁との間の
冷却材液面は、ホットプレナムの液面に対して中間熱交
換器における圧力損失分だけ下ることになる。この中間
熱交換器における圧力損失は、ポンプ運転による冷却材
の循環流れによって生じるものであり、原子炉の定格運
転時、すなわちポンプの定格運転時には冷却材液位にし
て約２ｍ程度のものである。一方、原子炉停止時にはポ
ンプは停止又は低流量運転を行うため、この圧力損失は
無視できる程小さくなる。

したがって、この手段によれば、原子炉容器の熱保護及
び耐震性に特に注意が必要である原子炉運転時には、原
子炉容器内壁と垂直吊り下げ隔壁との間の液面を自動的
に下げることができるようになるので、カバーガス圧力
調整系のような設備は使用せずに済むことになり、それ
らの設備の故障・誤動作の対策が不要となる。また、垂
直吊り下げ隔壁内・外部のカバーガス間の気密性の配慮
は必要でなくなる。

〔実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図により、またこの一実
施例を応用したそれぞれ他の実施例を第５図〜第７図に
より説明する。それらの図において、１１は垂直吊り下
げ隔壁、１２はプラント停止時の液位、１３はプラント
定格運転時の液位、１４はカバーガス連通孔、１９はベ
ローズであり、他の符号は前出のものと同一である。

符号５の水平隔壁は、図によっては形状を異にするもの
もあるが同一符号とした。

第１図は、垂直吊り下げ隔壁方式の高速増殖炉であり、
原子炉容器壁２の内壁と垂直吊り下げ隔壁１１の間の冷
却材をコールドプレナム４に連結した構造となっており
、その他の主な構成は従来例と同様である。ルーフデツ
キ１から吊り下げられた垂直隔壁１１の下端がコールド
プレナム部４まで延びており、その下端部が水平隔壁５
に接続されている。更に、垂直吊り下げ隔壁１１の上部
には、垂直吊り下げ隔壁１１の内・外部のカバーガス１
０が充満する空間を連通ずる連通孔１４がある。

ホットプレナム３とコールドプレナム４の冷却材の間に
は圧力差があり、この圧力差はプラントの運転状態、す
なわち中間熱交換器６内を流れる冷却材の流量によって
決まるものである。第４図は、プラントの運転状態にお
ける、中間熱交換器６内を流れる冷却材の流量と原子炉
容器２の内壁と垂直吊り下げ隔壁１１の間の液位の変化
を表したものである。冷却材が中間熱交換器６を流れる
際に生じる圧力損失は、冷却材流量の自乗にほぼ比例し
て大きくなる。プラント運転起動前や運転停止後は、中
間熱交換器６の圧力損失はほとんどないため、原子炉容
器２の内壁と垂直吊り下げ隔壁１１の間における液位は
、垂直吊り下げ隔壁 １１内の液位と同じ位置１２にある。プラントが起動し
ポンプ７により、中間熱交換器６内を流れる冷却材の流
量が大きくなると圧力損失も大きくなり、原子炉容器２
の内壁と垂直吊り下げ隔壁 １１の間の液位は下がり、定格運転時にはプラント定格
運転時の液位１３の位置まで下ることになる。

本実施例によって、プラント運転時には、カバーガス圧
力調整系１８（第３図参照）を使用することなく自動的
に、原子炉容器２の内壁と垂直吊り下げ隔壁１１の間の
液位が下がり、その部分にカバーガス１０のガス空間層
がつくられ、簡便かつ確実な手段により耐震性の優れた
原子炉容器２を提供できることがわかった。

次に、第５図に示した実施例は、第１図と同様に原子炉
容器２の内壁と垂直吊り下げ隔壁１１の間の冷却材をコ
ールドプレナム４に開放するものであるが、垂直吊り下
げ隔壁１１の下端部と水平隔壁５の外周部とは固着させ
ず、その固着部をベローズ１９を用いて接続させである
点が異なっている。本実施例では、垂直吊り下げ隔壁１
１及び水平隔壁５の熱膨張により、その両者の接続部に
生じる応力をベローズ１９で緩和できる効果が得ら九た
。

第６図は、第５図と同様に垂直吊り下げ隔壁１１と水平
隔壁５の接続部に生じる熱応力を緩和させるものである
。本実施例では、水平隔壁５を逆Ｕ字形構造とし水平隔
壁５をたわませることにより、熱応力の緩和について効
果を上げることができた。第７図に示す実施例は、第１
図のものと原理的には同じものであるが、垂直吊り下げ
隔壁１１をルーフデツキ１から吊り下げず、ホットプレ
ナム３の液位より上にある原子炉容器２の内壁から吊り
下げる構造になっている。ルーフデツキ１の下部には、
冷却機構あるいは断熱層などの設置される場合があり、
したがって本実施例のように、原子炉容器２の内壁から
垂直吊り下げ隔壁１１を吊り下げれば、ルーフデツキ１
から吊り下げることにより生じる構造の複雑さを避ける
ことができる。

〔゛発明の効果〕

以上のように、本発明により、カバーガス調整系のよう
な設備を使用せずに、プラントの運転時において自動的
に原子炉容器の内壁と垂直吊り下げ隔壁との間にガス空
間層がつくられ、また垂直吊り下げ隔壁の内・外部にお
けるカバーガス空間の気密性対策も配慮する必要はなく
なり、耐震性の優れた垂直吊り下げ隔壁方式の原子炉構
造に関して、設計の合理化、信頼性の向上及び運転の簡
素化などの効果を得ることができた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の模式断面図、第２図及び第
３図は従来例の模式断面図、第４図はプラント運転時の
冷却材についての流量と液位との関係を示す図、第５図
〜第７図はそれぞれ異なる他の実施例の模式断面図であ
る。 トルーフデッキ、２・・原子炉容器、３・・・ホットプ
レナム、４・・・コールドプレナム、５・・・水平隔壁
、６・・・中間熱交換器、７・・・ポンプ、１０・・カ
バーガス、１１・・・垂直吊り下げ隔壁、１４・・・カ
バーガス連通孔、１５・・ガスダム壁、１８・・・カバ
ーガス調整系、１９・・ベローズ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ホットプレナム域とコールドプレナム域を隔離する
   水平隔壁の外周端を上端がルーフデッキに吊着する垂直
   吊り下げ隔壁の下端部に結合することにより、原子炉容
   器内壁と前記垂直吊り下げ隔壁とにより形成される領域
   を設けるとともに該領域をコールドプレナム域に連通し
   、かつ前記垂直吊り下げ隔壁のカバーガスと接触する部
   分に前記原子炉容器内壁と垂直吊り下げ隔壁により形成
   される領域と前記ホットプレナムとを連通する連通孔を
   設けてなることを特徴とする高速増殖炉の原子炉構造。 ２、ホットプレナム域とコールドプレナム域を隔離する
   水平隔壁の外周端を上端がルーフデッキに吊着する垂直
   吊り下げ隔壁の下端部にベローズを介して結合すること
   により、原子炉容器内壁と前記垂直吊り下げ隔壁とによ
   り形成される領域を設けるとともに該領域をコールドプ
   レナム域に連通し、かつ前記垂直吊り下げ隔壁のカバー
   ガスと接触する部分に前記原子炉容器内壁と垂直吊り下
   げ隔壁により形成される領域と前記ホットプレナムとを
   連通する連通孔を設けてなることを特徴とする高速増殖
   炉の原子炉構造。 ３、ホットプレナムとコールドプレナムを隔離する逆Ｕ
   字形水平隔壁の外周端が上端がルーフデッキに吊着する
   垂直吊り下げ隔壁の下端部に固着され、原子炉容器内壁
   と前記垂直吊り下げ隔壁とにより構成される領域とコー
   ルドプレナム域が連通され、かつ前記垂直吊り下げ隔壁
   の内壁がカバーガスと接触する部分に連通孔を設けてな
   ることを特徴とする高速増殖炉の原子炉構造。 ４、ホットプレナムとコールドプレナムを隔離する水平
   隔壁の外周端と、湾曲した上部末端が原子炉容器の内壁
   に吊着してなる垂直吊り下げ隔壁の下端部が固着され、
   前記原子炉容器の内壁と前記吊り下げ隔壁とにより構成
   される領域とコールドプレナム域が連通され、かつ前記
   吊り下げ隔壁の内壁がカバーガスと接触する部分に連通
   孔を設けてなることを特徴とする高速増殖炉の原子炉構
   造。 ５、ホットプレナムとコールドプレナムを隔離する水平
   隔壁の外周端が上端がルーフデッキ又は原子炉容器の内
   壁に吊着する垂直吊り下げ隔壁の下端部に固着され、原
   子炉容器内壁と前記垂直吊り下げ隔壁とにより構成され
   る領域内のカバーガスを前記垂直吊り下げ隔壁に設けら
   れている連通孔で連通させ、前記ホットプレナムと前記
   コールドプレナムとの間の圧力差によって前記原子炉容
   器内壁と前記垂直吊り下げ隔壁とによって構成される領
   域の冷却水の水位を低下させ断熱空間層を形成すること
   を特徴とする高速増殖炉の運転方法。