JPH04294295A - タンク型高速増殖炉 - 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】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は原子炉容器内の冷却材、
例えば液体ナトリウム液面の変動，波立ちを抑制し、カ
バーガス巻込みの防止，原子炉容器および炉内機器に係
る振動および熱応力を低減したタンク型高速増殖炉に関
する。

【０００３】

【従来の技術】一般に高速増殖炉は大略的に原子炉容器
の上部開口をルーフスラブで閉塞し、多数本の燃料集合
体を植設した炉心を原子炉容器下部の炉心支持機構によ
って原子炉容器内の中央に配置するとともに、この炉心
の上部に炉心上部機構をルーフスラブを貫通して設け、
さらに炉心上部機構の外周に循環ポンプと中間熱交換器
とを複数ルーフスラブから垂下した配置構成となってい
る。

【０００４】高速増殖炉の冷却材には液体金属ナトリウ
ム（以下、ナトリウムと記す）が使用されており、炉心
は循環ポンプによって送り込まれた低温のナトリウムで
冷却され、炉心を冷却して高温になったナトリウムは熱
交換器で二次冷却材と熱交換し冷却された後、再び循環
ポンプによって炉心に送り込まれる。

【０００５】図２は従来のタンク型高速増殖炉の縦断面
を示している。図２において、原子炉容器１内には液体
ナトリウム２、つまり低温および高温のナトリウム２ａ
，２ｂが収納され、原子炉容器１の上端開口はルーフス
ラブ３によって閉塞されている。ルーフスラブ３にはル
ーフスラブ３を貫通して循環ポンプ４と、上部に二次ナ
トリウムの入口５ａおよび出口５ｂを備えた熱交換器６
とが挿入され、それぞれの下部は隔壁７によって支持さ
れている。

【０００６】さらに、原子炉容器１の中央には多数本の
燃料集合体を植設した炉心８が炉心支持機構９によって
配設されている。そして、この炉心８の上部には炉心上
部機構１０が配置されている。

【０００７】このような構成による冷却材の流れは循環
ポンプ４によって炉心８へ送り込まれた低温ナトリウム
２ａにより炉心８を冷却する。炉心８を冷却して加熱さ
れた高温ナトリウム２ｂは炉心上部機構１０の下端に沿
って矢印で示したように斜め上方へ放射状に流れ、その
一部は熱交換器入口窓１１から熱交換器６内に導かれ、
熱交換器６内に組込まれた図示していない多数本の伝熱
管部を通って二次ナトリウムと熱交換して低温となり、
熱交換器６の出口１２から流出する。出口１２から流出
した低温ナトリウム２ａは循環ポンプ４に導かれて再び
炉心８へ送り込まれる。

【０００８】このように炉心８の熱は熱交換器６によっ
て二次ナトリウムへと伝えられるが、高温ナトリウム２
ｂの流れはかなり複雑な流れ方をする。すなわち、炉心
８を通過した高温ナトリウム２ｂは前述したように炉心
上部機構１０に沿って矢印で示したように斜め上方へ放
射状に流れ、一方は熱交換器入口窓１１へ向う流れとな
り、他方は原子炉容器１壁面や循環ポンプ４にぶつかり
主流は上昇流となる。この主流は液面近傍では図３に示
すような複雑な表面流れと旋回渦が形成される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかして、その複雑な
表面流れによってナトリウム液面１３は乱されて変動，
揺動し、波立ちが発生する。特に図３に示したように循
環ポンプ４と熱交換器６が炉心上部機構１０を中心に同
一円周上に対称配置されている場合では、表面近傍の流
動パターンも原子炉容器１壁側から炉心上部機構１０側
へ向う対称的な流れになる。

【００１０】すなわち、図３に示すように循環ポンプ４
と熱交換器６の間隙を通るそれぞれの流れは炉心上部機
構１０に衝突し、左右に分岐する流れになる。従って、
この流れは隣接する流れと各々衝突し、この部分で大き
な液面変動や旋回渦が発生する。このナトリウム液面１
３での液面変動や旋回渦の発生により、カバーガス１４
を微細な気泡として、ナトリウム液面１３から高温ナト
リウム２ｂ中に巻込む恐れがある。もし、高温ナトリウ
ム２ｂの流れにカバーガス１４の巻込みを生じた場合に
は循環ポンプ４に導かれ、熱交換器６を介して炉心８に
送り込まれる。炉心８へ送り込まれたカバーガス１４は
炉心８によって加熱され体積膨張し、炉心８とナトリウ
ム２との接触を一部妨げることになる。

【００１１】そこでカバーガス１４、例えばアルゴンガ
スではナトリウムに比べ、熱伝達率が１／１０００以下
と非常に悪いために、カバーガス１４が通過する部分に
おいて炉心８は過熱状態となり、炉心８が溶融して重大
事故を起こす可能性がある。

【００１２】また、ナトリウム液面１３は約　１８０℃
程度のカバーガス１４によって覆われており、ナトリウ
ム液面１３に炉心上部機構１０，循環ポンプ４，熱交換
器６および原子炉容器１等炉内機器の壁面には、５００
℃以上の高温ナトリウム２ｂとカバーガス１４の温度差
によって通常でも急激な温度勾配が生じ、熱応力が発生
している。そのため、前述したように流れによってナト
リウム液面１３が変動することにより繰返し熱応力が発
生し、その繰返しによる熱疲労により構造材の健全性を
損なう課題がある。

【００１３】上述したように上部プレナム内においてナ
トリウム液面１３を乱し、カバーガスを主流に巻込み、
炉心の健全性を損なう課題があった。また、液面の変動
により発生する繰返し熱応力による熱疲労により、構造
材の健全性を損なう課題もある。

【００１４】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、上部プレナム内での液面変動，波立ち旋回渦
を抑制し、カバーガスの巻込みを防止することにより、
炉心の溶融事故を未然に防止し、またナトリウム液面に
接する炉内機器に発生する繰返し熱応力を防止し、炉心
および構造材の健全性を確保して信頼性の大きいタンク
型高速増殖炉を提供することにある。 ［発明の構成］

【００１５】

【課題を解決するための手段】本発明は液体金属の冷却
材を収納し液面を有する原子炉容器の上部開口を閉塞す
るために配設されるルーフスラブと、前記原子炉容器内
に設けられた炉心に冷却材を送り込み前記原子炉容器内
の冷却材を循環するための前記ルーフスラブを貫通して
設けられた複数の循環ポンプと、前記冷却材と熱交換し
て前記原子炉容器外へ熱を取出す複数の熱交換器を具備
したタンク型高速増殖炉において、前記循環ポンプの一
部または前記熱交換器の一部を前記原子炉容器内の同一
円周上に配置しないで前記円周上の内側または外側に径
方向に沿ってずらして配置してなることを特徴とする。

【００１６】

【作用】本発明において、液面近傍のナトリウムは同一
円周上からずれた位置に配置された循環ポンプまたは熱
交換器と、その両隣に配置された熱交換器または循環ポ
ンプとの間隙を通る。炉心上部機構に向う流れは左側ま
たは右側に曲げられ、その結果、炉心上部機構に沿った
一方向の安定した旋回流れが形成される。従って、向い
合う流れや衝突する流れがなくなり、ナトリウム液面の
変動，波立ち旋回渦の発生を抑制でき、カバーガスの巻
込みを防止できる。さらに、ナトリウム液面も安定して
、液面変動や波立ちによる構造材への繰返し熱応力を低
減できる。

【００１７】

【実施例】本発明に係るタンク型高速増殖炉の一実施例
を図１を参照して説明する。なお、本発明は原子炉容器
内に設置する循環ポンプおよび熱交換器の配置例を要旨
とするものなので、従来例として示した図２に相当する
原子炉容器内の説明は省略する。また本発明に係るタン
ク型高速増殖炉の水平断面を示す図１は図３と対応して
いるので、重複する部分の説明は省略する。

【００１８】すなわち、図１において、熱交換器６ａ，
６ｂと一部の循環ポンプ４ｂは炉心上部機構１０を中心
とする同一円周上に配置され、他の循環ポンプ４ａは前
記同一円周よりも内側に設置されている。

【００１９】また、原子炉容器１内には図示していない
燃料出入機や液体ナトリウム２を純化精製するコールド
トラップが図１の０°方向と　１８０°方向に挿入され
るので、この部分の循環ポンプ４ａと熱交換器６ａの間
隙は他の部分の間隙よりも広くなる。従って、この広い
間隙部には多くの液体ナトリウム２が流れ、ゆえに液体
ナトリウム液面１３近傍の流動パターンもこの広い間隙
部を流れる液体ナトリウム２の流向に左右される。

【００２０】そこで、図１に示したようにこの広い間隙
部に隣接している循環ポンプ４ａを炉心上部機構１０に
近い内側に設置すると、この循環ポンプ４ａと熱交換器
６ａの広い間隙部を流れる液体ナトリウム２のやや左側
に傾斜して流れ、炉心上部機構１０で衝突するために図
示したように右回りの安定した旋回流が形成される。

【００２１】従って、ナトリウムの流れのぶつかりや、
向き合う流れに伴う不安定な流れがなくなり、ナトリウ
ム液面１３の変動，波立ち旋回渦の発生が抑制され、カ
バーガス１４の巻込みを防止できる。さらに、これらの
効果により構造材に加わる繰返し熱応力を防止できる。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、循環ポンプの外壁に流
路偏向板を設けたことにより、原子炉容器内のナトリウ
ム液面の乱れを抑制し、ナトリウム液面からのガス巻込
みを防止し、炉心の溶融事故を未然に防止し、炉心の健
全性を確保できる。また、液面に接する構造材に発生す
る繰返しの熱応力による熱疲労を低減し、構造材の健全
性も確保できる。以て、信頼性の大きいタンク型高速増
殖炉を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるタンク型高速増殖炉の一実施例を
示す原子炉容器液面近傍の水平断面図。

【図２】従来のタンク型高速増殖炉を示す断面図。

【図３】従来の液面近傍の流れの状態を示す水平断面図
。

【符号の説明】

１…原子炉容器、２…液体ナトリウム、２ａ…低温ナト
リウム、２ｂ…高温ナトリウム、３…ルーフスラブ、４
，４ａ，４ｂ…循環ポンプ、５…二次ナトリウム配管、
５ａ…入口、５ｂ…出口、６，６ａ…熱交換器、７…隔
壁、８…炉心、９…炉心支持機構、１０…炉心上部機構
、１１…入口窓、１２…出口、１３…ナトリウム液面、
１４…カバーガス。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　液体金属の冷却材を収納し液面を有す
   る原子炉容器の上部開口を閉塞するために配設されるル
   ーフスラブと、前記原子炉容器内に設けられた炉心に冷
   却材を送り込み前記原子炉容器内の冷却材を循環するた
   めの前記ルーフスラブを貫通して設けられた複数の循環
   ポンプと、前記冷却材と熱交換して前記原子炉容器外へ
   熱を取出す複数の熱交換器を具備したタンク型高速増殖
   炉において、前記循環ポンプの一部または前記熱交換器
   の一部を前記原子炉容器内の同一円周上に配置しないで
   前記円周上の内側または外側に径方向に沿ってずらして
   配置してなることを特徴とするタンク型高速増殖炉。