JPH04307397A - タンク型高速炉 - 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、タンク型高速炉に係り
、特に炉内構造物の簡素化を図ったタンク型高速炉に関
する。

【０００３】

【従来の技術】タンク型高速炉は例えば図４に示すよう
に、原子炉容器１の上端開口部をルーフスラブ２で閉塞
し、多数の燃料集合体を植設した炉心３を炉心支持構造
物４によって原子炉容器１の下部中央に配置するととも
に、炉心上部機構５、中間熱交換器６および循環ポンプ
７を、ルーフスラブ２から原子炉容器１内に垂下した構
成とされている。原子炉容器１内は、隔壁８によって、
上部プレナム９と下部プレナム１０とに仕切られている
。

【０００４】運転時には、原子炉容器１内に収容された
液体ナトリウム等からなる冷却材１１が、炉心３で加熱
されて上部プレナム９に上昇し、中間熱交換器６に入口
窓６ａを介して流入して、内部の伝熱管を通って二次冷
却材と熱交換して低温となり、下部の出口ノズル６ｂか
ら下部プレナム１０に流出する。下部プレナム１０の低
温の冷却材１１は、循環ポンプ７に吸込まれて昇圧され
た後、炉内配管１２を通って再び炉心３に送り込まれる
。

【０００５】中間熱交換器６で加熱された二次冷却材は
、二次冷却材配管１３ａを介して図示しない蒸気発生器
に導かれ、ここで冷却された後再び二次冷却材配管１３
ｂを介して中間熱交換器６に循環する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来のタンク
型高速炉においては、原子炉容器１内に隔壁８が設けら
れるとともに、循環ポンプ７から炉心３に冷却材１１を
送込むための炉内配管１２が設けられ、これらにより原
子炉内構造が複雑となって、点検や補修等の作業性を低
下させる場合がある。

【０００７】また、従来では、例えば図５に示すように
、循環ポンプ７および中間熱交換器８が、炉心３の周囲
に崩壊熱除去系１４等とともに間隔的に配置されている
。このものにおいて、原子炉容器１の小形化を検討した
が、困難であることが分かった。

【０００８】すなわち、循環ポンプ７および中間熱交換
器８の設置数を多くすれば、単基容量が小さくて済むの
で、これらの機器の外径寸法も小さくなる。しかし、原
子炉容器１の周方向での機器の干渉を避けるためには、
間隔寸法を一定以上に設定せざるを得ず、原子炉容器１
の小形化は困難となる。

【０００９】一方、図６に示すように、循環ポンプ７お
よび中間熱交換器８の基数を減少すれば、原子炉容器１
の周方向での機器の干渉は問題とならない。しかし、単
基容量を増大せざるを得ないため、これらの機器の外径
が大きくなり、やはり原子炉容器１の縮小は困難である
。

【００１０】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、原子炉容器の小形化および内部構成の簡素化が
図れるタンク型高速炉を提供することを目的とする。 〔発明の構成〕

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、原子炉容器内
の炉心周囲に中間熱交換器および循環ポンプを設けたタ
ンク型高速炉において、前記中間熱交換器および循環ポ
ンプを同軸上で一体化して冷却ユニットを構成する一方
、前記炉心を支持する炉心支持構造物の炉心周囲部が前
記原子炉容器内を上部プレナムと下部プレナムとに仕切
る構成とし、かつ前記冷却ユニットの循環ポンプの吐出
口を前記炉心支持構造物の下方に開口させることにより
、前記下部プレナムの冷却材を高圧に設定してなること
を特徴とする。

【００１２】

【作用】本発明によれば、中間熱交換器および循環ポン
プを同軸上で一体化して冷却ユニットを構成するように
したので、中間熱交換器および循環ポンプを個別構成と
する場合に比較して、炉内での機器配置上の周方向ある
いは半径方向の制約は大きく緩和される。したがって、
原子炉容器の小形化が有効的に図れるようになる。

【００１３】また、炉心支持構造物の炉心周囲部が原子
炉容器内を上部プレナムと下部プレナムとに仕切る構成
としたので、従来必要とされていた隔壁が省略でき、さ
らに循環ポンプの吐出口を前記炉心支持構造物の下方に
開口させることにより、下部プレナムの冷却材を高圧に
設定するようにしたので、循環ポンプから炉心への炉内
配管を省略することができる。したがって、原子炉容器
の内部構成の簡素化も有効的に図れるようになる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明に係るタンク型高速炉の実施例
を図面を参照して説明する。

【００１５】図１は本発明の第１実施例を示している。

【００１６】本実施例では、図１に示すように、原子炉
容器２１の上端開口部がルーフスラブ２２で閉塞され、
多数の燃料集合体を植設した炉心２３が炉心支持構造物
２４によって原子炉容器２１の下部中央に配置されてい
る。

【００１７】炉心支持構造物２４は、原子炉容器２１の
周壁内面の下部に固定支持されたリング状の構成とされ
ている。すなわち、炉心支持構造物２４の炉心周囲部が
原子炉容器２１内を上部プレナム２５と下部プレナム２
６とに仕切る構成となっており、原子炉容器２１の内底
部に下部プレナム２６としての広い空間が形成されてい
る。

【００１８】また、中間熱交換器２７および循環ポンプ
２８を同軸上で一体化した冷却ユニット２９が構成され
ている。この冷却ユニット２９は、ルーフスラブ２２と
炉心支持構造物２４とに亘る縦長筒状のケーシング３０
を有し、その上部に中間熱交換器２７が、下部に循環ポ
ンプ２８が、互いに同軸的に組込まれ、炉心２１の周囲
に複数、間隔的に配置されている。

【００１９】中間熱交換器２７は、上下の管板３１，３
２に多数の伝熱管３３を設けるとともに、その管板３１
，３２間に二次ナトリウム配管３４を配置した構成とさ
れている。そして、原子炉容器２１内に収容される一次
冷却材である液体ナトリウム３５は上部の入口窓２７ａ
から伝熱管３３内を流下し、二次ナトリウム配管３４か
ら供給される二次ナトリウムは伝熱管３３の周囲を昇流
し、これにより熱交換が行われるようになっている。

【００２０】また、循環ポンプ２８は電磁ポンプとされ
、上部の吸込口２８ａが中間熱交換器２７の液体ナトリ
ウム出口に連通し、下部の吐出口２８ｂが下部プレナム
２６に開放して、下部プレナム２６の液体ナトリウム３
５をを高圧とするよう設定されている。

【００２１】なお、原子炉容器２１の上部には、液体ナ
トリウムと反応しない不活性ガスがカバーガス３６とし
て封入され、液体ナトリウム３５の自由液面３５ａを覆
っている。また、原子炉容器２１の外側には、原子炉容
器２１から液体ナトリウム３５が漏洩した場合にも、冷
却材液位を確保するために、ガードベッセル３７が設置
されている。

【００２２】次に作用を説明する。

【００２３】炉心２３で燃料から受熱して高温になった
液体ナトリウム３５は、上部プレナム２５に流入して混
合状態となり、中間熱交換器２７内に入口窓２７ａを介
して流入する。そして、伝熱管３３内を流下する間に、
二次ナトリウム配管３４から流入する二次ナトリウムと
熱交換され、循環ポンプ２８の吸込口２８ａに至る。な
お、中間熱交換器２７で熱交換され高温となった二次ナ
トリウムは二次ナトリウム配管３４より流出する。

【００２４】熱交換された液体ナトリウム３５は循環ポ
ンプ２７に吸込まれ、昇圧されて下部プレナム２６に吐
出され、図示しない他の循環ポンプから吐出された液体
ナトリウムと混合して、炉心２３に入る。

【００２５】本実施例によれば、中間熱交換器２７およ
び循環ポンプ２８を同軸上で一体化して、冷却ユニット
２９を構成するようにしたので、中間熱交換器２７およ
び循環ポンプ２８を個別構成とする場合に比較して、炉
内での機器配置上の周方向あるいは半径方向の制約が大
きく緩和され、原子炉容器２１の小形化が有効的に図れ
るようになる。

【００２６】例えば中間熱交換器が４基、循環ポンプが
４基、それぞれ独立に配置されていた従来例に比し、こ
れれらが一体化された本実施例の冷却ユニット２９を８
基設置した場合は、１基当りの容量が減少し、原子炉容
器２１の大幅な直径の縮小が可能となる。

【００２７】また、本実施例によれば、炉心支持構造物
２４の炉心周囲部が原子炉容器２１内を上部プレナム２
５と下部プレナム２６とに仕切る構成としたので、従来
必要とされていた隔壁が省略できるとともに、循環ポン
プ２８の吐出口２８ｂを炉心支持構造物２４の下方に開
口させて、下部プレナム２６の液体ナトリウム３５を高
圧に設定するようにしたので、循環ポンプ２８から炉心
２３への炉内配管も省略できる。したがって、原子炉容
器２１の内部構成の簡素化も有効的に図れるようになる
。

【００２８】なお、循環ポンプ２８を電磁ポンプとした
ので、配置上の制約が少なく、中間熱交換器２７下部へ
の設置が容易となる。

【００２９】図２は本発明の第２実施例を示している。

【００３０】本実施例が第１実施例と異なる点は、冷却
ユニット２９の電磁ポンプ２８を容易に着脱できるよう
にした点にある。その他の構成は第１実施例と略同様で
あ。本実施例では、冷却ユニット２９のケーシング３０
が、外筒３８と内筒３９とによって二重筒状に構成され
ている。両筒３８，３９間の空間に上下管板４０，４１
が設けられ、これらの間に伝熱管４２が設けられている
。

【００３１】伝熱管４２には、二次ナトリウム配管４３
ａ，４３ｂが連通して前記第１実施例と逆に、二次ナト
リウムが流通するようになっている。一方、伝熱管４２
の周囲空間にはバッフル４４が設けられるとともに、一
次冷却材導入用の入口窓２７ａが連通し、この空間には
一次冷却材である炉内の液体ナトリウム３５が蛇行して
流下するようになっている。

【００３２】一方、循環ポンプ２８は、鉄心４５を有す
る外部ケーシング４６と、コイル４７を有する内部ケー
シング４８とを有し、内部ケーシング４８は、冷却ユニ
ット２９の内筒３９の内周側空間に挿通された支持軸４
９に連結されている。支持軸４９は、内筒３９の上端部
に掛止されている。そして、循環ポンプ２９の内部ケー
シング４８の外径が、冷却ユニット２９の内筒３９の内
径よりも小径とされており、この内筒３９の内周側空間
を介して、内部ケーシング４８の上方への引抜きおよび
下方への挿入が自在に行えるようになっている。

【００３３】炉心支持構造物２４に設けられた冷却ユニ
ット挿通穴５０の内面と、この部分に挿通した循環ポン
プ２９の外部ケーシング４６の下端部外面との間には、
熱膨張を吸収するためギャップ５１が形成されている。 このギャップ５１の外側に位置して、炉心支持構造物２
４に上端が開口するスタンドパイプ５２が立設されると
ともに、外筒３８の循環ポンプ上部位置に補助孔５３が
形成されている。また、冷却ユニット２９の外筒３８の
外周面に、下端が開口する筒状のマノメータシールカバ
ー５４が設けられ、このマノメータシールカバー５４の
内側にスタンドパイプ５２の上端側が挿入されている。

【００３４】しかして、中間熱交換器２７の入口窓２７
ａから流入した炉内冷却材である液体ナトリウム３５は
、伝熱管４２の外側を流下する間に二次ナトリウムと熱
交換され、下方の循環ポンプ２８に流入する。一方、二
次ナトリウム配管４３ａから流入する二次ナトリウムは
、内筒３９の外周側空間であるダウンカマ５５を流下し
た後、伝熱管４２内を上昇し、二次ナトリウム配管４３
ｂから流出する。

【００３５】循環ポンプ２８に流入した液体ナトリウム
３５は、昇圧されて下部プレナム２６に流下し、炉心に
環流する。下部プレナム２６では液体ナトリウム３５が
高圧となっているので、炉心支持構造物２４のギャップ
５１から上方に漏洩する。この漏洩する低温の液体ナト
リウム３５と、上部プレナム２５の高温液体ナトリウム
３５とが接触することは好ましくないので、スタンドパ
イプ５２とマノメータシールカバー５４との空間部にガ
ス５６を封入して、接触防止を図る。漏洩した液体ナト
リウム３５は外筒３８の補助孔５３から循環ポンプ２８
の吸込口２８ａ側に流入する。これにより、上部プレナ
ム２５と下部プレナム２６との間を無漏洩に保持するこ
とができ、漏洩に起因する熱損失を防止することができ
る。

【００３６】また、循環ポンプ２８のコイル４７に異常
が発生した場合には、冷却ユニット２９全体を原子炉容
器２１から引抜く必要なく、コイル部分である内部ケー
シング４８のみを引抜くことができる。これによって、
メンテナンス性を向上することができる。

【００３７】図３は第３実施例を示している。

【００３８】本実施例は、崩壊熱除去系の熱交換器（Ｄ
ＨＸ）について本発明を適用したものである。崩壊熱除
去系の熱交換器は、炉内の液体ナトリウムを、空気冷却
器に導かれる二次ナトリウムと熱交換させるものである
。

【００３９】本実施例では、熱交換器２７Ａと循環ポン
プ２８Ａとが同軸上で一体的に配置され、前記第１実施
例と略同様に冷却ユニット２９Ａが構成されている。

【００４０】本実施例の冷却ユニット２９Ａは、崩壊熱
除去系におけるプラントのあらゆる状態を想定した熱除
去の可能性を確保するために、二つの特徴を有している
。

【００４１】第１の特徴は、熱交換器２７Ａおよび液体
ナトリウム３５導入用の入口窓２７ａ´を、炉心２３よ
りも上方の十分低い位置に設定し、例えば原子炉容器２
１に漏洩等が発生して液体ナトリウム３５の液位が低下
した状態でも、流路パスを確保できるようにしたことで
ある。すなわち、熱交換器２７Ａおよび循環ポンプ２８
Ａの外周側に案内筒６１が設けられ、この案内筒６１に
、想定される事故時液位６２よりも低い高さで入口窓２
７ａ´が設けられている。熱交換器２７Ａの流入窓２７
ａは、入口窓２７ａ´よりも低い位置に開口している。

【００４２】第２の特徴は、炉心２３の燃料頂部を目視
できるように、液体ナトリウム３５の液位を燃料頂部の
高さ以下に低下させた状態でも（６３はその液位を示す
）、崩壊熱の除去が行えるようにしたことである。すな
わち、案内筒６１の下端が燃料頂部よりも低い位置まで
垂下され、この部位に汲上げポンプ６４が設けられてい
る。この汲上げポンプ６４の駆動により、液体ナトリウ
ム３５を案内筒６１内に沿って熱交換器２７Ａの流入窓
２７ａまで昇流させるようになっている。

【００４３】作用を説明する。

【００４４】通常運転時においては、下部プレナム２６
が高圧になるため、循環ポンプ２８Ａを駆動して、上部
プレナム２５から入口窓２７ａ´および流入窓２７ａを
介して冷却材３５を微少流量、下部プレナム２６に流れ
るように制御する。

【００４５】原子炉がトリップし、循環ポンプ２８Ａも
トリップした状態においては、下部プレナム２６の圧力
も低減する。この場合には、熱交換器２７Ａが炉心２３
よりも高い位置に設置されているので、自然循環によっ
て液体ナトリウム３５が下部プレナム２６に流下し、炉
心冷却流量が十分に確保される。

【００４６】炉心２３の燃料頂部を目視する場合には、
ドレン操作を行って、燃料頂部まで液体ナトリウム３５
の液位を低下させる（６３で示す液位）。この状態にお
いて汲上げポンプ６４を駆動し、液体ナトリウム３５を
熱交換器２７Ａの流入窓２７ａの位置まで汲上げる。流
入窓２７ａの高さは入口窓２７ａ´よりも若干低く設定
してあるので、汲上げられた液体ナトリウム３５は熱交
換器２７Ａの内部に流入して、下部プレナム２６に至り
、ここから炉心２３の燃料を冷却して、図示しないが燃
料頂部に設けられた横孔から流出する。

【００４７】したがって、本実施例によれば、熱交換器
２７Ａおよび液体ナトリウム３５導入用の入口窓２７ａ
´を炉心２３よりも上の十分低い位置に設定することに
より、原子炉容器２１に漏洩等が発生して液体ナトリウ
ム３５の液位が低下した場合でも崩壊熱除去が行えると
ともに、汲上げポンプ６４の設置により、液体ナトリウ
ム３５の液位を燃料頂部の高さ以下に低下させた状態で
も、崩壊熱の除去が行えるようになる。

【００４８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、中間熱
交換器および循環ポンプを同軸上で一体化して冷却ユニ
ットを構成するようにしたので、中間熱交換器および循
環ポンプを個別構成とする場合に比較して、炉内での機
器配置上の周方向あるいは半径方向の制約を大きく緩和
でき、原子炉容器の小形化が有効的に図れる。

【００４９】また、炉心支持構造物の炉心周囲部が原子
炉容器内を上部プレナムと下部プレナムとに仕切る構成
としたので、従来必要とされていた隔壁が省略できると
ともに、循環ポンプの吐出口を炉心支持構造物の下方に
開口させることにより、下部プレナムの冷却材を高圧に
設定するようにしたので、循環ポンプから炉心への炉内
配管を省略することができ、したがって原子炉容器の内
部構成の簡素化も有効的に図れるようになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す断面図。

【図２】本発明の第２実施例を示す断面図。

【図３】本発明の第３実施例を示す断面図。

【図４】従来例を示す断面図。

【図５】従来例による問題点を示す平面図。

【図６】従来例による問題点を示す平面図。

【符号の説明】

２１　　原子炉容器 ２３　　炉心 ２４　　炉心支持構造物 ２５　　上部プレナム ２６　　下部プレナム ２７　　中間熱交換器 ２８　　循環ポンプ ２８ｂ　　吐出口 ２９　　冷却ユニット

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　原子炉容器内の炉心周囲に中間熱交換
   器および循環ポンプを設けたタンク型高速炉において、
   前記中間熱交換器および循環ポンプを同軸上で一体化し
   て冷却ユニットを構成する一方、前記炉心を支持する炉
   心支持構造物の炉心周囲部が前記原子炉容器内を上部プ
   レナムと下部プレナムとに仕切る構成とし、かつ前記冷
   却ユニットの循環ポンプの吐出口を前記炉心支持構造物
   の下方に開口させることにより、前記下部プレナムの冷
   却材を高圧に設定してなることを特徴とするタンク型高
   速炉。