JPH0427518B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は高速増殖炉に系り、特にナトリウムを
冷却材としたタンク型高速増殖炉に関する。

〔従来技術〕

従来のナトリウム冷却タンク型高速増殖炉にお
いては、原子炉主容器内に一次冷却材と二次冷却
材とを熱交換させる主中間熱交換器のほかに、主
冷却系の故障後の原子炉の緊急時に一次冷却材を
冷却する補助中間熱交換器を設けている。第１図
は、DRACS（Direct Reactor Auxiliary
Cooling System）による補助炉心冷却系を備え
た高速増殖炉の説明図である。

原子炉主容器１０は、上部に炉内と外界とを隔
離し、炉内構造物を設置するためのルーフスラブ
１２が設けてある。そして、原子炉主容器１０内
には、隔壁１４が形成されており、原子炉主容器
１０内をホツトプレナム１６とコールドプレナム
１８とに区分している。原子炉主容器１０の中央
部、即ちホツトプレナム１６の底部中央には、炉
心２０が収納してある。ホツトプレナム１６とコ
ールドプレナム１８とは、一次冷却材である一次
ナトリウムが満たされており、ホツトプレナム１
６とコールドプレナム１８との上方には、不活性
ガスから成るカバーガス２１が密封してある。

ルーフスラブ１２には、図示しない制御棒駆動
軸を案内する炉心上部機構２２、一次主循環ポン
プ２４、主中間熱交換器２６、補助熱交換器２８
とが吊設してある。主熱交換器２６内には、伝熱
管３０が設けてあり、ホツトプレナム１６内の一
次ナトリウムと伝熱管３０内を流れる二次ナトリ
ウムとの間において熱交換をすることができるよ
うになつている。この伝熱管３０内を流れる二次
ナトリウムは、過熱器３２および蒸気発生器３４
を介して循環している。補助熱交換器２８内を流
れる冷却材は、融点が低いNaK（ナトリウムとカ
リウムとの合金）が一般に用いられ、補助炉心冷
却系３６を循環している。この補助炉心冷却系３
６には、冷却材の膨張を吸収する膨張タンク３８
が設けてあると共に、NaKを冷却、循環させる
冷却器４０、ポンプ４２および流量計４４が設け
てある。

他方、隔壁１４には、主容器側壁４６に対向し
て円周方向に熱遮蔽板４８が設けてある。そし
て、主容器側壁４６と熱遮蔽板４８とにより形成
したアニユラス部には、仕切板５０によつて主容
器壁冷却系５２の流路５４，５６を形成してあ
る。この主容器壁冷却系５２は、第２図に示すよ
うに仕切板５０に上部開口５８が形成してあり、
熱遮蔽板４８の上端部に空間部５９が形成され、
下端部に下部開口６０が形成してある。

上記の如く構成されているDRACSを備えたタ
ンク型高速増殖炉の作用は次の通りである。

コールドプレナム１８内の低温の一次ナトリウ
ムは、一次主循環ポンプ２４により炉心２０に送
られ、高温の一次ナトリウムとしてホツトプレナ
ム１６内に流入する。ホツトプレナム１６内の高
温の一次ナトリウムは、主中間熱交換器２６内に
流入し、伝熱管３０内を二次ナトリウムと熱交換
して冷却された後、コールドプレナム１８内に戻
る。主中間熱交換器２６において一次ナトリウム
により緩められた二次ナトリウムは、過熱器３２
において更に加熱され、蒸気発生器３４に送られ
る。そして、二次ナトリウムは、蒸気発生器３４
において図示しないタービンを駆動する蒸気を発
生させた後、再び主中間熱交換器２６に戻され
る。

主容器壁冷却系５２は、上記のような原子炉の
運転時において、ホツトプレナム１６の周囲の主
容器側壁４６が高温ナトリウムにより高温になる
のを防止するために設けたものである。即ち、熱
遮蔽板４８の上端部は、空間部５９となつてお
り、ホツトプレナム１６からの熱が容易に主容器
側壁４６に伝達しないようにしてある。そして、
流路５４は、下方からコールドプレナム１８内の
低温の一次ナトリウムが自然対流または一次循環
ポンプ２４の駆動により流入し、上部開口５８か
ら流路５６内に流入する。流路５６内に入つた一
次ナトリウムは、下部開口６０から再びコールド
プレナム１８内に戻り、熱遮蔽板４８を介して伝
達されてくる熱をコールドプレナム１８に輸送す
る。

他方、主中間熱交換器２６、即ち主冷却系統の
故障に伴う原子炉停止時においては、補助炉心冷
却系３６のポンプ４２を駆動し、補助中間熱交換
器２８を介してホツトプレナム１６内の一次ナト
リウムを冷却し、炉心２０における崩壊熱を除去
する。

このようなDRACS形式の補助炉心冷却系を備
えた原子炉においては、独立した補助中間熱交換
器２８を設ける必要があるため、機器数が多くな
り原子炉自体の大型化および機器配置上の困難性
を生じている。

そこで、主中間熱交換器２６内に別系統の冷却
系を組み込んだPRACS（Primary Reactor
Auxiliary Cooling System）による補助炉心冷
却系を用いた高速増殖炉がある。しかしこの
PARCSの場合は、別系統の冷却系を主中間熱交
換器内に組み込むため、主中間熱交換器が大型化
し、かつ構造が複雑となる欠点がある。

上記のような各欠点があるにもかかわらず、補
助炉心冷却系の設置は、原子炉の安全確保上必須
のものであり、原子炉付帯設備として設置しなけ
ればならない。しかも、補助炉心冷却系は、主冷
却系の故障による原子炉スクラム後の炉心崩壊熱
除去にのみ使用するため、使用頻度が少なく、設
備の稼動率が極めて低い。

〔発明の目的〕

本発明は、前記従来技術の欠点を解消するため
になされたもので、原子炉設備の簡素化を図るこ
とができる高速増殖炉を提供することを目的とす
る。

〔発明の概要〕

本発明は、原子炉主容器内をホツトプレナムと
コールドプレナムとに区分している隔壁に開閉自
在な開口を設け、コールドプレナム内に補助冷却
系に接続してある熱交換器を設け、通常運転時は
主容器壁冷却のために運転すると共に、主冷却系
の故障時には前記開口を開放し、炉心の崩壊熱を
除去して、主容器壁冷却系と補助炉心冷却系とを
兼用させ、原子炉設備の簡素化が図れるように構
成したものである。

〔発明の実施例〕

本発明に係る高速増殖炉の好ましい実施例を添
付図面に従つて詳説する。

なお、前記従来技術において説明した部分に対
応する部分については、同一の符号を付しその説
明を省略する。

第３図は本発明に係る高速増殖炉の実施例の説
明図である。第３図において、原子炉主容器１０
内をホツトプレナム１６とコールドプレナム１８
とに区分している隔壁６２の主容器側壁４６に対
向する部分は、主容器側壁４６と同心状の隔離円
筒４６となつている。主容器側壁４６と隔離円筒
６４とにより形成されたアニユラス部６６には、
熱遮蔽円筒６８が設置され、アニユラス部６６を
炉壁側アニユラス部７０と隔離円筒側アニユラス
部７２とに区分している。そして、アニユラス部
６６には、補助冷却系７４の冷却管７６が配置し
てある。この冷却管７６は、炉壁側アニユラス部
７０と隔離円筒側アニユラス部７２とを一体的に
連接して配置してある。この冷却管７６内を流れ
る冷却材は、補助冷却系７４に設けた空気冷却器
７８により冷却され、流量計４４を通つて再び冷
却管７６に戻るようになつている。

他方、隔離円筒６４には、ナトリウム液面８０
より低い上端付近にナトリウム流入窓８２が形成
してある。このナトリウム流入窓８２には、第４
図に示すように開閉自在となつている。即ち、隔
離円筒６４のホツトプレナム１６側には、窓８４
が形成してある摺動円筒８６が設けてある。この
摺動円筒８６は、ルーフスラブ１２上に設けた伸
縮継手８８により駆動棒９０を介して支持され、
駆動棒９０の先端に設けた駆動機構９２により隔
離円筒６４に沿つて上下できるようになつてい
る。

上記の如く構成してある高速増殖炉における補
助冷却系の作用は次の通りである。

原子炉の通常運転時においては、ナトリウム流
入窓８２は、第４図に示すように摺動円筒８６に
より閉塞されている。そして、補助冷却系７４を
自然循環する冷却材は、空気冷却器７８において
冷却された後冷却管７６内に流入する。冷却管７
６に流入した補助冷却系の冷却材は、アニユラス
部６６にあるコールドプレナム１８内の一次ナト
リウムと熱交換をし、緩められた後空気冷却器７
８に送られ冷却される。このため、主容器側壁４
６は、ホツトプレナム１６内の高温の一次ナトリ
ウムからの熱を熱遮蔽円筒６８をもつて遮蔽する
ばかりでなく、冷却管７６による熱交換作用によ
りアニユラス部６６内の一次ナトリウムが冷却さ
れ、高温になることがない。

一方、主冷却系の故障により原子炉がスクラム
し、ホツトプレナム１６への一次ナトリウムの流
入量が低下したときは、第５図に示すように駆動
機構９２を作動し、窓８４をナトリウム流入窓８
２と一致するようにし、ナトリウム流入窓８２を
開放する。ナトリウム流入窓８２を開放すると、
ホツトプレナム１６内の高温のナトリウムがナト
リウム流入窓８２からアニユラス部６６内に流入
し、冷却管７６を介して補助冷却系７４により冷
却される。冷却管７６において冷却された一次ナ
トリウムは、自然循環によりアニユラス部６６か
らコールドプレナム１８の底部に流下し、再び炉
心２０を介してホツトプレナム内に流入する。

上記のように補助冷却系を主容器壁冷却系と補
助炉心冷却系とに共用することにより、原子炉本
体の小型化および簡素化を図ることができ、信頼
性を向上することができる。

第６図および第７図は、本発明に係る高速増殖
炉の他の実施例を示したものである。第６図に示
した高速増殖炉においては、アニユラス部６６の
周方向に配置した複数の冷却管７６が、原子炉主
容器１０内の上部に配設したリングヘツダー９
４，９６に接続してある。即ち、補助冷却系を循
環する冷却材は、リングヘツダー９４を介して冷
却管７６に流れ込み、リングヘツダー９６を介し
て空気冷却器７８に導くようになつている。この
ような構造とすることにより、ルーフスラブ１２
を貫通する配管数を減少することができ、また冷
却系統を一系統とすることにより、機器構成の簡
素化を図ることができる。

第７図に示した実施例においては、補助冷却系
７４に電極ポンプ９８等の冷却材強制循環手段が
設けてある。このように強制循環手段を設けるこ
とにより、冷却管７６内を流れる冷却材の循環流
量を確実に確保できると共に、冷却量に見合つた
微量の流量調整が可能となる。なお、本実施例に
おいても、電源喪失時などのような強制循環手段
が作動しない場合であつても、自然循環により除
熱することができる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、主容器壁
冷却系と補助炉心冷却系とを共用することによ
り、高速増殖炉の簡素化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はDRACSを備えた従来のタンク型高速
増殖炉の説明図、第２図は第１図に示したタンク
型高速増殖炉の主容器壁冷却系の詳細図、第３図
は本発明に係る実施例の高速増殖炉の説明図、第
４図は隔壁の隔離円筒に設けたナトリウム流入窓
が閉塞されている状態を示す断面図、第５図は前
記ナトリウム流入窓が開放されている状態を示す
断面図、第６図および第７図は本発明に係る高速
増殖炉の他の実施例の説明図である。 １０……原子炉主容器、１４，６２……隔壁、
１６……ホツトプレナム、１８……コールドプレ
ナム、２０……炉心、２６……主中間熱交換器、
２８……補助中間熱交換器、３６……補助炉心冷
却系、６４……隔離円筒、７４……補助冷却系、
７６……冷却管、８２……ナトリウム流入口。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 炉心を収納している原子炉主容器と、この原
   子炉主容器内をホツトプレナムとコールドプレナ
   ムとに区分している隔壁と、前記ホツトプレナム
   内の一次冷却材を二次冷却材と熱交換させつつ前
   記コールドプレナム内に流下させる主中間熱交換
   器と、原子炉の緊急時に前記一次冷却材を冷却す
   る補助冷却系とを備えた高速増殖炉において、前
   記隔壁に形成した前記ホツトプレナムと前記コー
   ルドプレナムとを連通する開閉自在な開口と、前
   記補助冷却系に接続され前記コールドプレナム内
   に取り付けた熱交換器とを設けたことを特徴とす
   る高速増殖炉。