JPH0464037B2 - - Google Patents
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- JPH0464037B2 JPH0464037B2 JP57217126A JP21712682A JPH0464037B2 JP H0464037 B2 JPH0464037 B2 JP H0464037B2 JP 57217126 A JP57217126 A JP 57217126A JP 21712682 A JP21712682 A JP 21712682A JP H0464037 B2 JPH0464037 B2 JP H0464037B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- graphite
- core
- cooling gas
- reactor
- spheres
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- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical group [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 48
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- 239000010439 graphite Substances 0.000 claims description 38
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 19
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G21—NUCLEAR PHYSICS; NUCLEAR ENGINEERING
- G21C—NUCLEAR REACTORS
- G21C1/00—Reactor types
- G21C1/04—Thermal reactors ; Epithermal reactors
- G21C1/06—Heterogeneous reactors, i.e. in which fuel and moderator are separated
- G21C1/07—Pebble-bed reactors; Reactors with granular fuel
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E30/00—Energy generation of nuclear origin
- Y02E30/30—Nuclear fission reactors
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Devices And Processes Conducted In The Presence Of Fluids And Solid Particles (AREA)
- Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、黒鉛球体の堆積によつて形成されて
いる黒鉛炉心の周囲にほぼ環状に設けられている
球状の燃料要素を備えた高温ガス冷却−原子炉に
関する。
いる黒鉛炉心の周囲にほぼ環状に設けられている
球状の燃料要素を備えた高温ガス冷却−原子炉に
関する。
球形の燃料要素を備えた高温ガス冷却−原子炉
は公知である。障害発生時における安全処置に関
しては色々なやり方が開発されている。比較的低
出力の高温ガス冷却−原子炉にあつては、障害発
生時において「受動的な自己安定機能」を達する
ことができる。即ち、この場合あらゆる能動的な
冷却系および除圧部が故障した場合、（放射性物
質の放出を阻止するため超過してはならない）
1600℃の温度限界が自然の熱導出によつて維持さ
れる。これには単一炉心の出力が約250MWtthに
確実に制限されることが必須要件である。
は公知である。障害発生時における安全処置に関
しては色々なやり方が開発されている。比較的低
出力の高温ガス冷却−原子炉にあつては、障害発
生時において「受動的な自己安定機能」を達する
ことができる。即ち、この場合あらゆる能動的な
冷却系および除圧部が故障した場合、（放射性物
質の放出を阻止するため超過してはならない）
1600℃の温度限界が自然の熱導出によつて維持さ
れる。これには単一炉心の出力が約250MWtthに
確実に制限されることが必須要件である。
既に、炉心軸方向の黒鉛柱を備えており、この
黒鉛柱の周囲を取巻いて球状の燃料要素がほぼ環
状に設けられている変形タイプの炉心が公知にな
つている（K.Petersen等著“Efficiency of
Inherent Protection Mechanisms for an
Improved HTR Safety Concept”Paper
Presented at the Specialists Meeting on Gas
−Cooled Reactor Safety and Licensing
Aspects， Lausannr，１巻〜３巻、1980年９月参照）。環状
の炉心を備えたこのような高温ガス冷却−原子炉
は出力350MWtthおよびそれ以上の出力用に構成
されてはいるが、その構造は複雑であり、かつ炉
心である中央柱の直径の選択には多大の慎重さを
必要とし、この際、高い中性子束が絶えず作用す
ることにより、原子炉構造強度に関してトラブル
が生じることに常に留意しなければならなかつ
た。
黒鉛柱の周囲を取巻いて球状の燃料要素がほぼ環
状に設けられている変形タイプの炉心が公知にな
つている（K.Petersen等著“Efficiency of
Inherent Protection Mechanisms for an
Improved HTR Safety Concept”Paper
Presented at the Specialists Meeting on Gas
−Cooled Reactor Safety and Licensing
Aspects， Lausannr，１巻〜３巻、1980年９月参照）。環状
の炉心を備えたこのような高温ガス冷却−原子炉
は出力350MWtthおよびそれ以上の出力用に構成
されてはいるが、その構造は複雑であり、かつ炉
心である中央柱の直径の選択には多大の慎重さを
必要とし、この際、高い中性子束が絶えず作用す
ることにより、原子炉構造強度に関してトラブル
が生じることに常に留意しなければならなかつ
た。
こう云つたことから本発明の根底をなす課題
は、環状に燃料要素が設けられているペブルベツ
ト原子炉にあつて、黒鉛から成る中央柱を設ける
ことなく、これに代えて中央の黒鉛炉心とほぼ環
状の燃料要素とを設けて炉構造を簡略化し、また
異なる負荷条件に対しても確実に適合し得るよう
に原子炉構造を簡略化し、しかも、上記のような
高温ガス冷却−原子炉における長時間にわたる稼
働で生じる原子炉構造の強度に関するトラブルを
排除することおよび原子炉の安全性を向上するこ
とである。
は、環状に燃料要素が設けられているペブルベツ
ト原子炉にあつて、黒鉛から成る中央柱を設ける
ことなく、これに代えて中央の黒鉛炉心とほぼ環
状の燃料要素とを設けて炉構造を簡略化し、また
異なる負荷条件に対しても確実に適合し得るよう
に原子炉構造を簡略化し、しかも、上記のような
高温ガス冷却−原子炉における長時間にわたる稼
働で生じる原子炉構造の強度に関するトラブルを
排除することおよび原子炉の安全性を向上するこ
とである。
この課題は冒頭に記載した様式の高温ガス冷却
−原子炉において本発明により、黒鉛球体排出口
の球体堆積体に対する間隔および球体排出率を変
えることにより、またはそのいずれか一方を変え
ることにより直径が変更可能な黒鉛炉心、 球体排出管或いは上部反射体内の炉軸方向の通
路を介して冷却ガスを排出するための別個に軸方
向に設けられている冷却ガス排出部、 或いは 冷却ガス排出領域内において軸方向の冷却ガス
部分流を迅速に混合するための乱流を誘起する手
段、が設けられていることによつて解決される。
−原子炉において本発明により、黒鉛球体排出口
の球体堆積体に対する間隔および球体排出率を変
えることにより、またはそのいずれか一方を変え
ることにより直径が変更可能な黒鉛炉心、 球体排出管或いは上部反射体内の炉軸方向の通
路を介して冷却ガスを排出するための別個に軸方
向に設けられている冷却ガス排出部、 或いは 冷却ガス排出領域内において軸方向の冷却ガス
部分流を迅速に混合するための乱流を誘起する手
段、が設けられていることによつて解決される。
このような本発明による炉心軸方向の黒鉛球領
域により、炉心の燃料要素の最大温度が、障害発
生時にあつても、燃料をコンパクトに設けた原子
炉構造におけると同じ程度に抑えられる。しかも
後者に比して、構造がより単純となり、更に容易
に制御可能でありまた何時でも（特に燃料要素と
共に）交換できる、球体によつて形成された黒鉛
炉心を備えたタイプの原子炉構造に対して極めて
良好に適応可能である。また高速の中性子による
長時間にわたる作用による原子炉構造強度トラブ
ルを憂慮する必要がないと云う利点がえられる。
域により、炉心の燃料要素の最大温度が、障害発
生時にあつても、燃料をコンパクトに設けた原子
炉構造におけると同じ程度に抑えられる。しかも
後者に比して、構造がより単純となり、更に容易
に制御可能でありまた何時でも（特に燃料要素と
共に）交換できる、球体によつて形成された黒鉛
炉心を備えたタイプの原子炉構造に対して極めて
良好に適応可能である。また高速の中性子による
長時間にわたる作用による原子炉構造強度トラブ
ルを憂慮する必要がないと云う利点がえられる。
本発明によるペブルベツト原子炉にあつては、
黒鉛球（反射球）と放射性物質を含んでいる燃料
要素球が充填されており、この炉心軸方向に設け
られた黒鉛球は黒鉛柱を形成し、燃料要素球はこ
の柱の周囲に環状に設けられている。即ち、燃料
要素と共に中央において黒鉛球が炉心内に堆積さ
れており、これらの球体はこの炉心内で集合して
ほぼ柱状の炉心を形成し、活性領域を移動し、最
後に燃料要素球と共に下端部で再び取出され、適
当な分離装置により回収される。
黒鉛球（反射球）と放射性物質を含んでいる燃料
要素球が充填されており、この炉心軸方向に設け
られた黒鉛球は黒鉛柱を形成し、燃料要素球はこ
の柱の周囲に環状に設けられている。即ち、燃料
要素と共に中央において黒鉛球が炉心内に堆積さ
れており、これらの球体はこの炉心内で集合して
ほぼ柱状の炉心を形成し、活性領域を移動し、最
後に燃料要素球と共に下端部で再び取出され、適
当な分離装置により回収される。
黒鉛炉心の直径はこの構成にあつては、変える
ことができ、またこの直径は球体堆積上方で球体
排出高さを変えることにより或いは黒鉛球体の排
出率を変えることによりおよび両方法により変更
可能である。この際の直径変更は以下の理由から
可能である。即ち、上記のように、本発明による
原子炉にあつては燃料要素球体のみならず、黒鉛
柱を形成する黒鉛球が軸方向で供給される。この
装填の際、黒鉛球排出口の炉心表面からの距離
は、黒鉛球の排出率と同様に、軸方向の黒鉛柱の
直径を左右する。炉内においては装填される黒鉛
は円錐形状に堆積し、黒鉛排出口の炉心表面から
の間隔が大きくなればなるほど、その堆積円錐形
の底面が大きくなる。即ち、黒鉛球排出率を変え
ることおよび黒鉛球排出口の炉心表面からの間隔
を変えることにより、装填される黒鉛の堆積円錐
形の黒鉛柱の直径が変えられる。
ことができ、またこの直径は球体堆積上方で球体
排出高さを変えることにより或いは黒鉛球体の排
出率を変えることによりおよび両方法により変更
可能である。この際の直径変更は以下の理由から
可能である。即ち、上記のように、本発明による
原子炉にあつては燃料要素球体のみならず、黒鉛
柱を形成する黒鉛球が軸方向で供給される。この
装填の際、黒鉛球排出口の炉心表面からの距離
は、黒鉛球の排出率と同様に、軸方向の黒鉛柱の
直径を左右する。炉内においては装填される黒鉛
は円錐形状に堆積し、黒鉛排出口の炉心表面から
の間隔が大きくなればなるほど、その堆積円錐形
の底面が大きくなる。即ち、黒鉛球排出率を変え
ることおよび黒鉛球排出口の炉心表面からの間隔
を変えることにより、装填される黒鉛の堆積円錐
形の黒鉛柱の直径が変えられる。
これによつて達せられる直径の可変性は原子炉
安全性の改善に寄与する。黒鉛炉心の炉心全体に
おける容量は普通約５〜10％の範囲内にある。
安全性の改善に寄与する。黒鉛炉心の炉心全体に
おける容量は普通約５〜10％の範囲内にある。
更に自体公知の原子炉への本発明による構成の
適用にあつては、例えば技術報告書GHTの
ITB78.2634.1（1981年10月１日）から推察できる
ような全構成の根本的な変更を必要としない。
適用にあつては、例えば技術報告書GHTの
ITB78.2634.1（1981年10月１日）から推察できる
ような全構成の根本的な変更を必要としない。
ほぼ環状に設けられた燃料要素を備えたこのよ
うな原子炉は、黒鉛炉心の他に、公知様式で外部
から燃料要素環体内に突出している黒鉛突出部を
備えており、この突出部により余熱の導出と（突
出部の内側での）附加的な制御が可能である。
うな原子炉は、黒鉛炉心の他に、公知様式で外部
から燃料要素環体内に突出している黒鉛突出部を
備えており、この突出部により余熱の導出と（突
出部の内側での）附加的な制御が可能である。
特にこれらの突出部は、同時に上部反射体の上
部構造体を保護する働きをし、ほぼ上部反射体の
下側にまで達している。環体内に突出する例えば
六つの突出部を設け、これらの突出部が障害が発
生した際降下する上部反射体のセグメントブロツ
クを支持するようにするのが有利である。
部構造体を保護する働きをし、ほぼ上部反射体の
下側にまで達している。環体内に突出する例えば
六つの突出部を設け、これらの突出部が障害が発
生した際降下する上部反射体のセグメントブロツ
クを支持するようにするのが有利である。
黒鉛球から成る炉心軸方向−黒鉛炉心を備えた
本発明による原子炉全体を冷却ガスが流過する。
炉軸方向で出力が低下した際−−熱い環状の流れ
に囲繞されて比較的冷い軸方向の流れ（この流れ
の割合はもちろん僅かであり、約５％である）が
生じている。ここでガス流が下方向で指向してい
る場合炉心軸方向の「冷却ガス」を−−或る程度
の冷却ガス流れを必要とする−−別個に下端部で
球体排出管を介して導出できるか或いは炉軸方向
の冷却ガス部分流の迅速な混合を誘起する乱流が
上記排出部において（例えば炉軸心に近い排出部
でこれらの流れを多重に偏向することにより）発
生されるように炉が構成されている。もちろんこ
れらの両処置を同時に行うことも可能である。ガ
ス流が上方に指向している場合、軸方向の「冷却
ガス」を送風機に通じる上部反射体の中央部の通
路を介して別個に導出することができる。この場
合、残りのガス流は所望により附加的に乱流を誘
起させる手段により上部反射体内で混合すること
が可能である。
本発明による原子炉全体を冷却ガスが流過する。
炉軸方向で出力が低下した際−−熱い環状の流れ
に囲繞されて比較的冷い軸方向の流れ（この流れ
の割合はもちろん僅かであり、約５％である）が
生じている。ここでガス流が下方向で指向してい
る場合炉心軸方向の「冷却ガス」を−−或る程度
の冷却ガス流れを必要とする−−別個に下端部で
球体排出管を介して導出できるか或いは炉軸方向
の冷却ガス部分流の迅速な混合を誘起する乱流が
上記排出部において（例えば炉軸心に近い排出部
でこれらの流れを多重に偏向することにより）発
生されるように炉が構成されている。もちろんこ
れらの両処置を同時に行うことも可能である。ガ
ス流が上方に指向している場合、軸方向の「冷却
ガス」を送風機に通じる上部反射体の中央部の通
路を介して別個に導出することができる。この場
合、残りのガス流は所望により附加的に乱流を誘
起させる手段により上部反射体内で混合すること
が可能である。
以下に添付図面に図示した実施例につき本発明
を詳説する。
を詳説する。
第１図により原子炉の炉心は黒鉛球体から成る
黒鉛炉心１を備えており、この黒鉛炉心は黒鉛突
出部３が突出している燃料要素から成る環体２に
より囲繞されている。炉心軸方向に流れる冷却ガ
スは球体排出管４を介して直接送風機５に達し、
一方熱いガスは環状の領域から導管もしくは管路
６を通つて蒸気発生器７内に流れる。
黒鉛炉心１を備えており、この黒鉛炉心は黒鉛突
出部３が突出している燃料要素から成る環体２に
より囲繞されている。炉心軸方向に流れる冷却ガ
スは球体排出管４を介して直接送風機５に達し、
一方熱いガスは環状の領域から導管もしくは管路
６を通つて蒸気発生器７内に流れる。
第２図に図示した装置にあつては、冷却ガスは
炉心を通つて上方へと流れる。比較的冷い軸方向
ガス流れは直接上部反射体８内に設けられている
開口９（場合によつては狭あい部１０を備えた）
を介して送風機５に達し、一方残りのガスは位置
ずれしている（適当な混合作用を有する）通路１
１を経て蒸気発生器７へと流れる。場合によつて
は、炉心軸方向の流れのための制御手段が反射体
の上方に設けられる。
炉心を通つて上方へと流れる。比較的冷い軸方向
ガス流れは直接上部反射体８内に設けられている
開口９（場合によつては狭あい部１０を備えた）
を介して送風機５に達し、一方残りのガスは位置
ずれしている（適当な混合作用を有する）通路１
１を経て蒸気発生器７へと流れる。場合によつて
は、炉心軸方向の流れのための制御手段が反射体
の上方に設けられる。
第３図による実施例の炉は六つの半径方向の黒
鉛突出部３を示している。これらの黒鉛突出部
は、球体から形成された黒鉛炉心を同軸方向で囲
繞していてかつ燃料要素が占めている環状領域２
内に突出している。図面の右1/3には炉心軸方向
に設けられた上部反射体８の開口９と通路１１が
認められる。
鉛突出部３を示している。これらの黒鉛突出部
は、球体から形成された黒鉛炉心を同軸方向で囲
繞していてかつ燃料要素が占めている環状領域２
内に突出している。図面の右1/3には炉心軸方向
に設けられた上部反射体８の開口９と通路１１が
認められる。
これら六つの黒鉛突出部３は、第４図に示した
ように、上部反射体８の24個のセグメントブロツ
クを支持している。
ように、上部反射体８の24個のセグメントブロツ
クを支持している。
炉心軸方向の黒鉛球体と六つの黒鉛突出部とを
備えた上記様式の原子炉は500〜600MWtthの出
力用に構成されている。
備えた上記様式の原子炉は500〜600MWtthの出
力用に構成されている。
第１図はガス流が下方へと指向している原子炉
の炉心領域の炉心軸方向断面図、第２図はガス流
れが上方へと指向している原子炉の炉心領域の炉
心軸方向断面図、第３図は上部反射体を部分平面
図で一緒に示した炉心軸線に対して垂直方向での
炉心および反射体の断面図、第４図はセグメント
ブロツクの支持様式を示す図。 図中符号は、１……黒鉛炉心、２……燃料要素
環体、３……黒鉛突出部、４……球体排出管、５
……送風機、６……管路、７……蒸気発生器、８
……上部反射体、９……開口、１０……狭あい
部、１１……通路。
の炉心領域の炉心軸方向断面図、第２図はガス流
れが上方へと指向している原子炉の炉心領域の炉
心軸方向断面図、第３図は上部反射体を部分平面
図で一緒に示した炉心軸線に対して垂直方向での
炉心および反射体の断面図、第４図はセグメント
ブロツクの支持様式を示す図。 図中符号は、１……黒鉛炉心、２……燃料要素
環体、３……黒鉛突出部、４……球体排出管、５
……送風機、６……管路、７……蒸気発生器、８
……上部反射体、９……開口、１０……狭あい
部、１１……通路。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 黒鉛球体の堆積によつて形成されている黒鉛
炉心の周囲にほぼ環状に設けられている球状の燃
料要素を備えた高温ガス冷却−原子炉において、
黒鉛球体排出口の球体堆積体に対する間隔および
球体排出率を変えることにより、またはそのいず
れか一方を変えることにより直径が変更可能な黒
鉛炉心、 球体排出管４或いは上部反射体８内の炉軸方向
の通路９を介して冷却ガスを排出するための別個
に軸方向に設けられている冷却ガス排出部、或い
は 冷却ガス排出領域内において軸方向の冷却ガス
部分流を迅速に混合するための乱流を誘起する手
段、 が設けられていることを特徴とする、高温ガス冷
却−原子炉。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE3149794A DE3149794C1 (de) | 1981-12-16 | 1981-12-16 | Kugelhaufen-Kernreaktor mit kugelfoermigen Brennelementen |
| DE31497942 | 1981-12-16 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58106491A JPS58106491A (ja) | 1983-06-24 |
| JPH0464037B2 true JPH0464037B2 (ja) | 1992-10-13 |
Family
ID=6148857
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57217126A Granted JPS58106491A (ja) | 1981-12-16 | 1982-12-13 | 障害発生時における受動的な自己安定機能を持つペブルベツト−原子炉 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4642214A (ja) |
| EP (1) | EP0081778B1 (ja) |
| JP (1) | JPS58106491A (ja) |
| DE (1) | DE3149794C1 (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3335451A1 (de) * | 1983-09-30 | 1985-04-18 | Hochtemperatur-Reaktorbau GmbH, 4600 Dortmund | Kernreaktoranlage |
| DE3446141A1 (de) * | 1984-12-18 | 1986-06-19 | Hochtemperatur-Reaktorbau GmbH, 4600 Dortmund | In einem stahldruckbehaelter untergebrachte kernreaktoranlage mit einem gasgekuehlten ht-kleinreaktor |
| DE3534422A1 (de) * | 1985-09-27 | 1987-04-09 | Hochtemperatur Reaktorbau Gmbh | Unterirdisch in der kaverne eines zylindrischen druckbehaelters angeordneter kernreaktor niedriger leistung |
| DE3601749A1 (de) * | 1986-01-22 | 1987-07-23 | Hochtemperatur Reaktorbau Gmbh | Graphit-seitenreflektor |
| DE3601750A1 (de) * | 1986-01-22 | 1987-07-23 | Hochtemperatur Reaktorbau Gmbh | Keramische einbauten |
| DE3601748A1 (de) * | 1986-01-22 | 1987-07-23 | Hochtemperatur Reaktorbau Gmbh | Keramische einbauten |
| DE4029151C1 (ja) * | 1990-09-14 | 1992-03-05 | Hochtemperatur-Reaktorbau Gmbh, 4600 Dortmund, De | |
| DE19547652C1 (de) * | 1995-12-20 | 1997-03-06 | Forschungszentrum Juelich Gmbh | Kugelhaufenreaktor |
| KR20030019465A (ko) * | 2000-06-29 | 2003-03-06 | 에스콤 | 원자력 발전소 |
| US6865245B2 (en) * | 2002-10-03 | 2005-03-08 | Massachusetts Institute Of Technology | Guide ring to control granular mixing in a pebble-bed nuclear reactor |
Family Cites Families (27)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CA633107A (en) * | 1961-12-19 | B. Ellis Cecil | Method and apparatus for the production of heat from the nuclear energy of fissionable chain reactions | |
| CA675117A (en) * | 1963-12-03 | G. Roman Walter | Nuclear reactor | |
| US2975116A (en) * | 1946-10-08 | 1961-03-14 | Daniels Farrington | Neutronic reactor |
| GB821607A (en) * | 1948-06-15 | 1959-10-14 | Atomic Energy Authority Uk | Improvements in or relating to nuclear reactors |
| FR80481E (fr) * | 1956-05-17 | 1963-05-03 | Brown | Réalisation de réactions nucléaires dans un réacteur surgénérateur |
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