JPH0513594B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） この発明は、炉心から流出する冷却材を整流す
る整流装置が取り付けられた高速増殖炉の炉心上
部機構に関する。

（従来の技術） 高速増殖炉の炉心上部機構は制御棒、制御棒駆
動機構、制御棒案内管および計測フインガ並びに
整流装置等を装備して構成される。第６図に示す
ように、整流装置１は炉心上部機構２の継胴３の
下部に取り付けられ、上記他の機器は継胴３の内
部に収納される。

整流装置１は、炉心から流出した冷却材を整流
装置１の案内板５の板面に沿つて移動させて流れ
を整えるものである。整流装置１の上板７は、第
７図に詳細に示すように、ボルト９によつて継胴
３の下部に固定される。この上板７によつて、整
流装置１が継胴３に支持される。

（発明が解決しようとする問題点） 原子炉スクラム時に冷却材温度が急激に変化し
た場合、炉心上部機構２の外部の冷却材は、温度
が急激に低下するが、内部の冷却材温度は外部の
冷却材温度に追従せず高温状態に維持される。し
たがつて、継胴３および上板７のそれぞれの内外
において、冷却材に温度差が生ずる。この温度差
によつて、継胴３および上板７には板厚方向の熱
変形が生ずる。ところが、継胴３および上板７は
ボルト９によつて固定されているため、上記熱変
形が拘束され、継胴３および上板７に大きな熱応
力が生ずるおそれがある。

また、地震時に上板７から継胴３へ作用する水
平方向の荷重は、継胴３のインロー部１１により
継胴３へ伝達されるが、この地震による荷重を継
胴３へ確実に伝達するためには、さらにボルト９
の締付力が十分保持されていることが必要とな
る。しかしながら、液体金属冷却型高速増殖炉の
場合、冷却材温度が500℃を超えることから、継
胴３、上板７およびボルト９等の部材に生ずるク
リープや応力緩和（リラクゼーシヨン）による挙
動が無視できない程度となる。そのため、原子炉
の設計寿命末期までの長期間に亘つてボルト９の
締付力を充分保持することは難しく、炉心上部機
構２の耐震性が低下するおそれがある。

この発明は、上記事実を考慮してなされもので
あり、冷却材の温度が急変しても熱応力を適正な
値以下に維持することができるとともに、高温下
で長期間使用されても整流装置の取付部に緩みが
生ぜず、耐震機能を向上させることができる高速
増殖炉の炉心上部機構を提供することを目的とす
る。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） この発明は、制御棒駆動機構等を内包する継胴
の下部に整流装置が取り付けられた高速増殖炉の
炉心上部機構において、上記継胴下部が薄肉胴と
厚肉胴から構成され、この薄肉胴が整流装置の上
板に一体に結合されるとともに、この上板は上記
厚肉胴に対し前記継胴の径方向に当接可能に設け
られたものである。

（作用） したがつて、この発明に係る高速増殖炉の炉心
上部機構は、薄肉胴によつて継胴に生ずる熱応力
を低減させるとともに、薄肉胴によつて整流板の
上板に生じた熱変形を吸収し上板に生ずる熱応力
を緩和させる。また、この炉心上部機構は、薄肉
胴と上板とを一体構成としたことから、整流装置
の取付部が高温冷却材中に長期間浸されてもクリ
ープ等の挙動によつて取付部に緩みが生じない。
さらに、この炉心上部機構は、地震等によつて生
ずる上板の水平方向荷重を厚肉胴が支持するよう
にしたものである。

（実施例） 以下、この発明の実施例を図面に基づいて説明
する。

第１図は、この発明に係る高速増殖炉の炉心上
部機構における一実施例の要部を破断して示す側
面図、第３図は第１図の第１実施例が適用された
高速増殖炉を示す断面図である。

第３図に示すように、一般に、高速増殖炉１３
は液体ナトリウム等の液体金属を冷却材１４とし
て使用する。この冷却材が原子炉容器１５内に充
填される。この原子炉容器１５の上端は遮蔽プラ
グ１７によつて閉塞され、また原子炉容器１５内
に炉心１９が収容される。液体ナトリウム等の冷
却材１４は原子炉容器１５下部の冷却材入口２１
から流入し、炉心１９内を上方に流れて加熱さ
れ、冷却材出口２３から流出するよう構成され
る。

遮蔽プラグ１７には炉心上部機構２５が取り付
けられる。この炉心上部機構２５は制御棒、制御
棒駆動機構２７、制御棒案内管２９および計測フ
インガ３１並びに整流装置３３を有して構成され
る。計測フインガ３１は、炉心１９から流出した
冷却材１４の温度および流速等を計測する。ま
た、整流装置３３は炉心１９から流出した冷却材
１４を整流する。

上記制御棒、制御棒駆動機構２７および制御棒
案内管２９並びに計測フインガ３１は、円筒状を
なす遮蔽胴３５および継胴３７内に収容される。
遮蔽胴３５は遮蔽プラグ１７内に配設され、この
遮蔽胴３５の下端に継胴３７が取り付けられる。
継胴３７は、第１図に示すように、熱遮蔽板３９
により覆われて保護される。

一方、上記整流装置３３は継胴３７の下端部に
取り付けられる。この整流装置３３は、継胴３７
に取り付けられる上板４１と、熱遮蔽板３９の下
端部に取り付けられ円錐形状に形成された案内板
４３と、制御棒案内管２９を介して上板４１に連
結された下板４５を有して構成される。この下板
４５には多数の孔が開口される。したがつて、整
流装置３３は、炉心１９（第３図）から流出した
冷却材１４を下板４５の多数の孔を通過させて案
内板４３へ導き、この案内板４３の面に沿つて移
動させることにより、冷却材１４の流れを整え
る。

整流装置３３の取付部としての継胴３７下部お
よび上板４１は、第２図に示すように構成され
る。つまり、継胴３７の下部は、薄肉胴としての
外胴４７と厚肉胴としての内胴４９に分岐して形
成される。外胴４７および内胴４９と継胴３７本
体との接合部は、形状が急変しないように形成さ
れて、応力集中が生じないよう考慮される。

外胴４７は、上板４１に溶接等により一体に結
合して構成される。したがつて、外胴４７の肉厚
は、上板４１を含めた整流装置３３の荷重を支持
し得るように構成されれば充分であり、継胴３７
本体の如く、地震時の荷重に耐え得る強度までは
必要ない。そのため、外胴４７は、継胴３７本体
に比べ薄肉に形成される。

また、外胴４７には、その周方向に複数の連通
孔５１が開口される（第１図参照）。この連通孔
５１は、外胴４７および内胴４９に囲まれた空間
５３と外胴４７の外部とを連通するものであり、
これにより、空間５３内の冷却材温度が外胴４７
外部の冷却材温度に追従可能に設けられる。な
お、この連通孔５１の形成によつても、外胴４７
は整流装置３３の荷重に対し充分な強度を維持し
得るよう構成される。

上板４１には、その周縁部近傍にリング形状の
振止め部５５が形成される。この振止め部５５は
鉛直方向上方に突設され、内胴４９の下端内周面
に当接可能に設けられる。したがつて、この振止
め部５５を介し、上板４１に作用する水平方向の
地震荷重等が内胴４９へ伝達される。内胴４９
は、このような地震荷重に耐え得る肉厚に構成さ
れる。

次に、作用を説明する。

〔〕 原子炉スクラム時等に冷却材温度が急激に
変化した場合。

この場合、炉心上部機構２５の外部の冷却材
は温度が急激に低下するが、内部の冷却材温度
は外部の冷却材温度に追従せず、炉心上部機構
２５の内部と外部とで冷却材の温度差が著し
い。

このうち、外胴４７が薄肉で、そのうえ連通
孔５１が形成されていることから、炉心上部機
構２５の外部の冷却材と空間５３内の冷却材に
は温度差が殆ど生じない。したがつて、外胴４
７に生ずる熱応力を極めて低く抑えることがで
きる。

また、内胴４９の内側の冷却材は、空間５３
内の冷却材に比べ高温であり、両冷却材に温度
差が生ずる。この温度差に起因して、内胴４９
は外側つまり外胴４７の方向へ熱変形する。こ
のとき、内胴４９の下端内周面が振止め部５５
に当接可能に構成されるものの、その外周面が
外胴４７との間に空間５３を有して配置される
ため、内胴４９の上記熱変形は何ら拘束を受け
ることがない。したがつて、内胴４９に生ずる
熱応力は問題にならない程度に低いものとな
る。

さらに、炉心上部機構２５の内外の冷却材温
度差により、上板４１はその中央部が凸に湾曲
するよう熱変形する。ところが、外胴４７が薄
肉に形成されることから、上板４１の上記熱変
形に応じて外胴４７が変形する。そのため、上
板４１の熱変形は何ら拘束されることがない。
その結果、上板４１に生ずる熱応力が著しく緩
和される。このとき、外胴４７が上記変形によ
つて応力を生ずるが、薄肉であるためその発生
応力は問題にならない程度に低い。

〔〕 高温冷却材中に長期間浸された場合。

外胴４７と上板４１とが溶接等により一体に
結合されているため、長期間高温冷却材中に浸
されても、これらの上板４１と外胴４７との結
合部にクリープや応力緩和（リラクゼーシヨ
ン）等による変形が生じない。故に、整流装置
３３の取付部に緩みが生ずることがない。

〔〕 地震力等の水平方向荷重が上板４１に作用
した場合。

地震時等には整流装置３３に水平方向の加速
度が生じ、この加速度によつて上板４１に水平
方向荷重が付加される。この荷重は、振止め部
５５を介し内胴４９へ伝達される。ここで、内
胴４９が過大な水平方向荷重に対しても耐え得
る肉厚であり、また整流装置３３の取付部に緩
み等が生じないことから、内胴４９によつて水
平方向荷重を確実に支持することができる。そ
の結果、従来と同様の耐震強度を得ることがで
きる。

第４図はこの発明に係る高速増殖炉の炉心上部
機構における第２実施例を示す要部断面図であ
る。この第４図において第２図と同様な部分は同
一の符号を付すことにより説明を省略する。

この第２実施例が第１実施例と異なる点は、上
板５７の周縁部にコニカルジヨイント部５９が形
成され、コニカルジヨイント部５９に外胴６１が
一体に結合されたことである。つまり、上板５７
における振止め部５５外側の周縁には、鉛直方向
下方に向つて拡径する円錐形状のコニカルジヨイ
ント部５９が形成される。このコニカルジヨイン
ト部５９は外胴６１とほぼ同一の肉厚に形成され
る。一方、外同６１は上板５７の図における下面
位置まで延在され、その先端部がコニカルジヨイ
ント部５９の先端部に溶接等の手段で一体に結合
される。

したがつて、この第２実施例では、上板５７の
熱変形を外胴６１およびコニカルジヨイント部５
９の変形によつて吸収できるため、上板５７の熱
変形により生ずる熱応力を第１実施例の場合に比
べて一層緩和することができる。また、円錐形の
コニカルジヨイント部５９が存在することから、
上板５７に水平方向荷重が作用しても、この水平
方向荷重に耐えることができ、耐震強度を維持す
ることができる。

なお、第２実施例ではコニカルジヨイント部５
９が鉛直方向下方に拡開する円錐形状のものにつ
き説明したが、鉛直方向上方に向つて拡開する円
錐形状のコニカルジヨイント部であつてもよい。

さらに、第１および第２実施例では、外胴４
７，６１に連通孔５１が形成されるものにつき説
明したが、この連通孔５１が形成されないもので
あつてもよい。この場合も、外胴４７，６１が薄
肉に構成されることから、外胴４７，６１外部と
空間５３内の冷却材の温度差を僅少にすることが
できる。その結果、外胴４７，６１に生ずる熱応
力を低減することができる。

第５図はこの発明に係る高速増殖炉の炉心上部
機構における第３実施例を示す要部断面図であ
る。この第５図においても第２図と同様な部分は
同一の符号を示す。この第３実施例では、継胴３
７の下部が厚肉の外胴６３と薄肉の内胴６５とか
ら構成され、薄肉の内胴６５が上板６７に溶接等
によつて一体に結合される。厚肉の外胴６３の下
部は振止め部６９とされ、上板６７の外周面に当
接可能に設けられる。

したがつて、この実施例によれば、炉心上部機
構２５外部の冷却材温度が急激に低下し、外胴６
３の下部が外側に向つて熱変形しても、この熱変
形が何ら拘束されないので、外胴６３に熱応力が
生じない。また、外胴６３と内胴６５に囲まれた
空間７１と内胴６５内との冷却材には温度差が生
じないため、内胴６５に熱応力が生ずることもな
い。外胴６３の上記熱変形によつて、空間７１と
内胴６５内の冷却材温度に差が生じても、内胴６
５が薄肉であるため、その差は著しいものではな
く、内胴６５の熱応力を低く抑えることができ
る。

さらに、内胴６５と上板６７とが一体に結合さ
れているため、長期間高温冷却材中にあつても整
流装置３３の取付部に緩みが生ぜず、また、上板
６７に作用する地震荷重等の水平方向荷重を振止
め部６９によつて支持することから、地震性能を
維持し向上させることができる。

なお、第１、第２および第３実施例においては
内胴４９と振止め部５５、振止め部６９と上板６
７とが平坦面あるいは傾斜面によつて当接するも
のにつき説明したが、これらの部材の当接面が対
向する凸面形状に形成されるものであつてもよ
い。このような形状にした場合には、上板４１，
５７，６７が熱変形しても、振止め部５５と内胴
６５等の当接部においてコンスタントな当り面を
形成することができる。

さらに、上記の振止め部５５と内胴６５、振止
め部６９と上板６７との当接面に表面硬化処理を
施したり摺動部材を設置して、高温条件下におけ
るこれらの部材の融着を防止するようにしてもよ
い。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明に係る高速増殖炉の炉
心上部機構によれば、継胴下部が薄肉胴と厚肉胴
から構成され、薄肉胴が整流装置の上板に一体に
結合されるとともに、この上板が厚肉胴に対し継
胴の径方向に当接可能に設けられたことから、冷
却材の温度が急変しても適切な値以下に維持する
ことができるとともに、高温下で長時間使用され
ても整流装置の取付部に緩みが生ぜず、耐震性能
を向上させることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る高速増殖炉の炉心上部
機構における第１実施例の要部を破断して示す側
面図、第２図は第１実施例の要部断面図、第３図
は第１実施例が適用された高速増殖炉を示す断面
図、第４図は第２実施例を示す要部断面図、第５
図は第３実施例を示す要部断面図、第６図は従来
の高速増殖炉の炉心上部機構における要部を破断
して示す側面図、第７図は第６図の要部断面図で
ある。 １３……高速増殖炉、２５……炉心上部機構、
２７……制御棒駆動機構、３３……整流装置、３
７……継胴、４１……上板、４７……外胴、４９
……内胴、５１……連通孔、５５……振止め部、
５９……コニカルジヨイント部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 制御棒駆動機構等を内包する継胴の下部に整
   流装置が取り付けられた高速増殖炉の炉心上部機
   構において、上記継胴下部が薄肉胴と厚肉胴から
   構成され、この薄肉胴が整流装置の上板に一体に
   結合されるとともに、この上板は上記厚肉胴に対
   し前記継胴の径方向に当接可能に設けられたこと
   を特徴とする高速増殖炉の炉心上部機構。 ２ 薄肉胴が外胴で厚肉胴が内胴であり、整流装
   置の上板には振止め部が突設され、この振止め部
   が上記内胴の下端内周面に当接可能に設けられた
   特許請求の範囲第１項記載の高速増殖炉の炉心上
   部機構。 ３ 薄肉胴が内胴で厚肉胴が外胴であり、この外
   胴の下端内周面に整流装置の上板が当接可能に設
   けられた特許請求の範囲第１項記載の高速増殖炉
   の炉心上部機構。 ４ 外胴にはその周方向に連通孔が形成された特
   許請求の範囲第２項記載の高速増殖炉の炉心上部
   機構。 ５ 外胴はコニカルジヨイント部を介して整流装
   置の上板に一体に結合された特許請求の範囲第２
   項または第４項記載の高速増殖炉の炉心上部機
   構。