JPH0544999B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は液体金属冷却原子炉、とくに高速中性
子増殖炉型の液体金属冷却原子炉の分野において
炉心の支持および冷却剤供給装置に関する。

〔従来の技術〕

このような一体型原子炉、例えば、フランスの
クレイマルビーユに設営されたスーパーフエニツ
クス炉において、金属容器がその側方中性子保護
構造体によつて囲繞された増殖力のあるそして核
分裂性の物質を収納する核燃料構造体から形成さ
れた実際の炉心と同様に主容器内でかつ炉心を通
して液体金属、一般にはナトリウムを流動し続
け、かつチエーン反応の結果として生じるカロリ
ーをナトリウムから抽出するのに役立つポンプお
よび交換器を含むことは公知である。かかる原子
炉において、炉心は主容器の下方中央部に置か
れ、支持ブロツク上に載置される。

かかる原子炉の炉心の支持ブロツクを構成する
ために、一般には原子炉をとりかこむ主容器に固
着された堅固な床が使用され、前記床は溶接され
た金属シートから形成されかつ円盤状に成形され
る強固な構造である一方、主容器に周部で固着さ
れている。この床は担持部材を介して炉心を支持
し、担持部材は筒状の構造になつている。この様
な担持部材は床上の多数の支持点において支承さ
れ、多数の支持点は床の全面にわたつて均等に分
布される。担持部材の本質的な機能は炉心構造体
を完全に決定された固定位置に支持し、同様に一
次ポンプによつて送給される加圧されたナトリウ
ムを構造体内に分配可能にすることであり、前記
供給および支持は、フランスの原子力委員会によ
つて1975年７月２日に出願されたフランス特許出
願第7520819号明細書に記載された型、またはア
メリカ合衆国の原子力委員会によつて1970年２月
６日に出願されたフランス特許出願第7004277号
明細書に記載された型に見ることが出来る。

また、この公知の構造を分離可能にするような
改良も試みられている。1972年４月14日のフラン
ス特許第7213789号明細書および1973年10月９日
のフランス特許第7336035号明細書にはこのよう
な改良が記載されている。

〔発明が解決しようとする課題〕 しかしながら、それらの装置の使用において、
上記の技術には、とくに実用型について幾つかの
欠点に悩まされることが見いだされている。すな
わち、それらは製造コスト上昇の主原因となる。
さらに、下方床および重畳された担持部材の同時
存在の結果として生じる金属シートのかなりの重
量はかなりの高さおよび重量増加の原因となり、
このような重量を支えることが出来るように設計
されねばならない支持構造は主容器に対して不利
になる。

本発明の目的は、上述した欠点を除去し前記ベ
アリング部材およびこれを支持する床を、現存の
構造のそれよりも十分に低い垂直寸法、重量を有
する単一の構造体によつて置き換えて炉心構造体
を支持すると同時に液体金属冷却原子炉への冷却
剤を供給するための装置を提供することである。

〔課題を解決するための手段及び作用〕

本発明の目的は特に、液体金属で満たされた主
容器内の中央下部に配設された炉心構造体および
その周囲に配設された側方中性子保護構造体とを
含み、該構造体の基部が上方孔明きプレート上の
液体金属供給開口に植設されたプラグ支持部材に
嵌挿されており、出口パイプを備えた１次ポンプ
および熱交換器が前記主容器の内周部分に沿つて
配設され、それによつて前記液体金属の与圧、循
環および冷却が主容器内でなされる形式の液体金
属冷却原子炉の炉心を支持し同時に冷却剤を供給
するための装置において、前記上方孔明きプレー
トが中央区域とその周囲の環状区域とから構成さ
れる補強構造体を下面に溶接されてハニカム状の
グリツドを形成しており、 前記中央区域の下方に高圧容器が溶接により取
り付けられており、また該環状区域の下方に環状
ケーソンが溶接により取り付けられており、 前記高圧容器が垂直環状壁とこれに連なる湾曲
した底部とから成り、 前記環状ケーソンが円錐壁により形成された外
周面を有し、かつ前記高圧容器を一体的に取り囲
んでおり、 前記出口パイプが前記垂直環状壁を横切つて高
圧容器内に開口しており、１次ポンプから吐出さ
れた高圧液体金属が該高圧容器内に導入され、次
いで前記上方孔明きプレートに穿設された液体金
属供給開口を通つて前記炉心構造体に流通可能と
成つており、 前記環状ケーソンが筒状壁により前記主容器の
底部に支持されており、かつ減圧装置を介して前
記高圧容器に接続されており、 減圧された低圧液体金属を前記上方孔明きプレ
ートの環状区域の液体金属供給開口を通して前記
側方中性子保護構造体に分配するように成したこ
とを特徴とする炉心の支持および冷却剤供給装置
を提供する事によつて達成される。

本発明の第１の実施態様によると、前記減圧装
置が前記高圧容器と前記環状ケーソンとを画成す
る高圧容器の垂直環状壁に配設されており、また
好適には、前記１次ポンプの出口パイプと前記高
圧容器の垂直環状壁とが摺動接続路によつて接続
されており、該摺動接続路が減圧装置を具備して
いる。

さらに好ましくは、前記減圧装置が複数本の遠
隔操作可能な核燃料の炉心構造体に取つて代わる
燃料を含まない制御棒を形成している特別な側方
中性子保護構造体の基部内に配設されており、か
つ該構造体が前記孔明き上方プレートの前記中央
領域に植設されている。

また、もう１つの実施態様によれば、前記出口
パイプが前記環状ケーソンの円錐壁を貫通すると
ともに溶接され、かつ前記高圧容器の垂直環状壁
に対して摺動可能に取り付けられている。そし
て、前記出口パイプが前記高圧容器の垂直環状壁
に溶接され、かつ前記環状ケーソン円錐壁を貫通
するとともに密封ベローズによつて摺動可能に取
り付けられ、前記出口パイプが前記孔明き上方プ
レートに接続されるシートと一体の２つの堅固な
横部ブロツクによつて支持されている。

本発明による支持装置は、公知の解決方法に比
して多数の利点を備え、かつこれらの利点の代表
的なものはとくに以下のとおりである。

すなわち、単一圧力区域で床上に載置される
ベアリング部材を使用する従来の解決方法に比
して、県所な重量利得、 原子炉ブロツクに関しての重量利得 環状ケーソンによる低圧区域の供給、 より良い流体力学的設計すなわちポンプ出口
パイプ径を増大することによる流れの良好な分
布、圧力損の減少、ポンプ出口パイプ数を減じ
る可能性、 ベアリング部材を有するものと比較してより
小さい直径の構造体になる。すなわち床装置が
工場で製造出来るようになつた。

〔実施例〕

以下、添付図面を参照して本発明による炉心支
持および冷却剤を供給するための装置の幾つかの
実施例について説明する。

第１図は液体金属冷却高速中性子炉の主容器１
を断面図で示す。該主容器１の構内において、か
つ主容器には、高温ナトリウム−低温ナトリウム
分離壁３９を横断する縦穴３８内に置かれた一次
ポンプ２と熱交換器３が主容器周部にそれ自体公
知の方法で据え付けられる。

本発明によると主容器１の底部に取り付けられ
た筒状壁４の上には中央部分が垂直環状壁２６と
湾曲底によつて構成される高圧容器７の前記垂直
環状壁とこの壁の外側に同心状に配設された円錐
壁とに依つて環状ケーソン５が画成されている。

なお、この環状ケーソンの環状底部および円錐
壁並びに高圧容器７の垂直環状壁は上記高温ナト
リウム−低温ナトリウム分離壁３９と共に連成さ
れている。

これら高圧容器７および環状ケーソン５の上端
部は中央区域３６と該区域を取り囲む環状区域３
７に画成された１枚のハニカム構造板がそれぞれ
対応して取り付けられており、さらにこの構造板
の上方に溶接されかつ液体金属供給開口３３を多
数穿設した同じくハニカム構造の上方孔明きプレ
ート６が配設されており、これら２枚のハニカム
構造体は共にハニカムグリツドを形成している。
なお上方孔明きプレート６の周縁部は上記高温ナ
トリウム−低温ナトリウム分離壁３９対しても溶
接され一体構造となつている。

第１図に示されているように、棒状の側方中性
子保護構造体１１の下端部がハニカムグリツドに
取り付けられている。高圧容器７の下方部には原
子炉の運転中考え得る炉心溶融等の重大な事故に
より溶け出した炉心等の破片を集めるのに役立つ
回収装置（リキユペレーター）８が配設される。

上方孔明きプレート６の中央部における液体金
属供給開口３３には種々の構造体が多数植設され
るが、その内の炉心構造体９の１つのみが簡単化
するため第１図に示されている。孔明きプレート
６の側方環状区域１０には多数の側方中性子保護
構造体１１が植設されるが簡略化するため第１図
にその中の１つだけが示してある。これらの側方
中性子保護構造体１１はそれ自体公知の方法で炉
心を囲繞しかつ側方に逃げる傾向を持つ中性子を
吸収する。

上方孔明きプレート６の中央部に穿設された液
体金属供給開口３３に植設された構造体のいくつ
かは第１図の構造体１２のように特別な側方中性
子保護構造体であり、これらの構造体は内部に燃
料を収納することに代えて複数のオリフイス等に
より構成される減圧装置１３を収納しており、一
次ポンプ２により昇圧されて高圧容器７内に流入
した液体ナトリウムを減圧して環状ケーソン５内
に放出するのに役立つ。

この目的のため、第４図に詳細に示されている
ように連通導管１５が減圧装置１３の下方端を、
高圧容器７の垂直環状壁２６に穿設された開口１
６を介して環状ケーソン５の内部と接続する。

第４図において、いくつかの矢印Ｆは特別な構
造体１２内での液体金属の流れ方向を示し、そし
てBPおよびHPはそれぞれ主容器１内で液体ナト
リウムが一次ポンプ２の作用下で低圧または高圧
にある区域を示す。

本発明による支持装置の働きは明らかに一次ポ
ンプ２の各々が高圧容器７の入口に出口パイプ１
７によつて接続されることを必要とする。出口パ
イプ１７は前記高圧容器７に２つの異なる方法で
接続することができる。この場合、選択された接
続モードが原子炉の始動および運転中液体ナトリ
ウムの温度変化によつて起こされる出口パイプ１
７の角度的変移と前後運動を許容しなければなら
ないことは明らかである。

高圧容器７への出口パイプ１７の固着のための
第１の解決方法は第１図に示されている。この場
合、出口パイプ１７は接続部１８で環状ケーソン
５に溶接され、次いで高圧容器７内には高圧容器
の垂直環状壁２６の摺動接続路１９を通して開口
する。出口パイプ１７は運転中の一次ポンプ２の
圧力、液体ナトリウム噴射の偏向および地震発生
時における装置全体に生じる振動とポンプの運動
との相互作用の如きすべての負荷に対して安全に
対処出来るように支持される。また、出口パイプ
１７は摺動可能に接続された接合部２０によつて
一次ポンプ２に接続される。第６ａおよび６ｂ図
に示されている如き分割パツキングまたはラビリ
ンスシール方式のような自由接触の摺動接続路１
９は高圧容器７から低圧の環状ケーソン５への一
定の漏洩流を可能にしており、この事は同時に一
つの減圧装置を構成している。

本発明に依れば、高圧容器７にポンプ出口パイ
プ１７を固着するための第２の解決方法は、第２
図および第３図に示されるように、１次ポンプ２
の出口パイプ１７の先端部が高圧容器７の垂直環
状壁に穿設された開口に接続点２１において溶接
することに依る方法である。この実施態様におい
て、出口パイプ１７は前記環状ケーソン５の垂直
環状壁を横切る前後運動を許容する密封ベローズ
２２を介して環状ケーソン５内に開口する。出口
パイプ１７は２つの堅固な横部構造即ち横部ブロ
ツク２３（第３図参照）によつて支持される。横
部ブロツク２３は支持構造の上方孔明きプレート
６の水平方向延長部を形成するシート２４の上に
配設され、このシート２４は横部ブロツク２３と
共に支持構造の構成要素を形成する。

本発明のすべての実施態様において、高圧容器
７は炉心１４への高圧ナトリウム用分配空間（プ
レナム）として作用し、かつポンプ球体および一
次ポンプによるナトリウム分配用の２本のパイプ
を省略することができる。それは高圧容器７の垂
直環状壁２６の高さと環状ケーソン５を横切つて
利用し得る空間とが十分であるために、より大き
な直径の１次ポンプ用出口パイプ１７の取付けを
可能にしている。本発明による実際上の構成にお
いては、摺動接続点２０によつてポンプ２に接続
される直径約１メートルのエルボー管が出口パイ
プ１７として使用される。

第４図は上方孔明きプレート６の取付開口２５
内に取り付けられる第１図において符号１２で示
した特別な側方中性子保護構造体の基部を拡大断
面に依つて示している。この特別な構造体１２は
制御棒を形成しておりかつ鋼、グラフアイト或い
はボロン製の内部が中空の筒状体であり炉心構造
体９から発生する中性子およびガンマ線を吸収し
ている。その基部は取付開口２５に植設され高圧
容器７の高圧区域を画成している垂直環状壁２６
に穿設された開口１６を介して低圧区域を形成し
ている環状ケーソン５に接続する連通導管１５の
一端に挿入されている。

側部開口２７が連通導管１５の壁に穿設され、
高圧容器７の高圧区域に連通導管の内部は晒さ
れ、かつ特別な構造体１２の基部にも側部開口２
７に対応した基部開口２８が穿設されている。２
つの開口２７と２８は矢印Ｆにしたがつて、高圧
容器７の高圧液体ナトリウムが矢印Ｆにしたがつ
て特別な構造体１２の基部２９内への流入を可能
にし、特別な構造体１２の該基部２９からオリフ
イス等によつて構成された減圧装置１３を介し
て、小量の液体ナトリウムが環状ケーソン５の低
圧区域に向つて矢印F′の方向に流れることができ
る。

第５図は高圧容器７の垂直環状壁２６への減圧
装置１３の取付けを一点鎖線で示している。この
減圧装置は高圧容器７の高圧液体金属を減圧て環
状ケーソン５用の低圧液体金属の供給を確保して
いる。このことは同時に、減圧された高圧液体金
属は環状ケーソン５の上端に配設された上方孔明
きプレート６の周部に植設された側方中性子保護
構造体１１の内部にも分配されることを意味して
いる。

また、この図面は高圧容器７の上端に位置する
上方孔明きプレート６の液体金属供給開口３３に
固着されたプラグ支持部材４１に炉心構造体９の
基部３１が嵌挿されている状態を示している。

各プラグ支持部材はそれ自体公知の方法で、炉
心構造体９を通つて流れる液体ナトリウムを調節
することが出来るように減圧装置４３を高圧容器
側に備えている。

第６ａ図および第６ｂ図は自由接触の摺動接続
路１９の２つの実施態様を拡大して示している。

第１の実施態様において、出口パイプ１７の端
部５０ａは外面に一連の狭い溝５２を有し、該溝
５２は高圧容器７の垂直環状壁２６に溶接された
スリーブ５４ａ内に嵌挿されてラビリンス摺動接
続部を形成している。

第２の実施態様において、出口パイプ１７の端
部５０ｂはその外面に幅広の溝５３を有し、該溝
５３は少なくとも１対の分割パツキング５１を収
納しスリーブ５４ｂと分割パツキング摺動接続部
を形成するように当接体５５によつて所定位置に
保持されている。

これらの接続は矢印F″で示された漏洩流を許
容し、かつ環状ケーソン５に低圧液体金属を供給
している。この特別な場合において、これらラビ
リンス摺動接続部または分割パツキング摺動接続
部は減圧装置５６を形成する事となる。

〔発明の効果〕

本発明の特に顕著な効果のみを挙げると、本発
明はハニカム構造体によつて形成された上方孔明
きプレート上に各種構造体を植設しており、この
プレートの中央部の下側が高圧ゾーンになつてお
り、また高圧容器と環状ケーソンとが前記プレー
トと堅固な一体構造体を形成している事により、
また環状ケーソンを貫通し大きな直径の出口パイ
プが高圧容器に取り付けられて高圧液体金属を供
給している事により、ポンプの数および出口パイ
プの本数を削減しているので炉心ブロツクのみな
らず装置全体の大幅な重量低減を実現している。

したがつて原子炉ブロツクの構造は極めて簡素
化され、各構成部材もユニツト化されているので
事前に工場製作が可能であり、原子炉容器自体の
直径も小さくて済み、製作面およびコストの面で
顕著な効果を得ることが出来る。

【図面の簡単な説明】

第１図は、液体金属冷却高速中性子炉の軸線に
沿う直径的断面図であつて、本発明による支持装
置を備えた前記液体金属用の主容器の下方部を示
す。第２図は第１図と同一面に沿う断面図であつ
て、出口パイプが高圧容器に溶接される固着方法
に関する一変形例を示す。第３図は。第２図の矢
印Ａ−Ａに沿う平断面図であり、ポンプ出口パイ
プを一次ポンプに取着するための装置を示す。第
４図は、減圧装置を備えた特別な側方中性子保護
構造体を上方孔明きプレートに植設した状態を示
す拡大断面図である。第５図は、高圧容器の垂直
環状壁への減圧装置の取付け状態、およびその支
持部分上方孔明きプレートへの炉心構造体基部の
取付け状態を同時に示す断面図である。第６ａ図
および第６ｂ図は、それぞれ高圧容器と出口パイ
プとの間のラビリンスまたは分割パツキングによ
る自由接触摺動接続路を詳細に示す断面図であ
る。 〔図中の符号〕、１……主容器、２……１次ポ
ンプ、３……熱交換器、４……筒状壁、５……環
状ケーソン、６……上方孔明きプレート、７……
高圧容器、８……回収装置、９……炉心構造体、
１０……側部環状区域、１１……側方中性子保護
構造体、１２……特別な側方中性子保護構造体、
１３……減圧装置、１４……炉心、１５……連通
導管、１６……開口、１７……出口パイプ、１８
……接続部、１９……摺動接続路、２０……摺動
接続点、２１……接合部、２２……密封ベロー
ズ、２３……横部ブロツク、２４……シート、２
５……取付開口、２６……垂直環状壁、２７……
側部開口、２８……基部開口、２９……側方中性
子保護構造体の基部、３１……炉心構造体の基
部、３３……液体金属供給開口、３６……中央系
ハニカム構造体、３７……環状系ハニカム構造
体、３８……縦坑、４１……プラグ支持部材、４
３……減圧装置、５０ａ，５０ｂ……出口パイプ
端部、５１……分割パツキング、５２，５３……
溝、５４ａ，５４ｂ……スリーブ、５５……当接
体、５６……減圧装置。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 液体金属で満たされた主容器１内の中央下部
   に配設された炉心構造体９およびその周囲に配設
   された側方中性子保護構造体１１とを含み、該構
   造体の基部３１が上方孔明きプレート６上の液体
   金属供給開口３３に植設されたプラグ支持部材４
   １に嵌挿されており、出口パイプ１７を備えた１
   次ポンプ２および熱交換器３が前記主容器の内周
   部分に沿つて配設され、それによつて前記液体金
   属の与圧、循環および冷却が主容器内でなされる
   形式の液体金属冷却原子炉の炉心を支持し同時に
   冷却剤を供給するための装置において、 前記上方孔開きプレート６が中央区域３６とそ
   の周囲の環状区域３７とから構成される補強構造
   体を下面に溶接されてハニカム状のグリツドを形
   成しており、 前記中央区域３６の下方に高圧容器７が溶接に
   より取り付けられており、また該環状区域の下方
   に環状ケーソン５が溶接により取り付けられてお
   り、 前記高圧容器７が垂直環状壁２６とこれに連な
   る湾曲した底部とから成り、 前記環状ケーソン５が円錐壁により形成された
   外周面を有し、かつ前記高圧容器７を一体的に取
   り囲んでおり、 前記出口パイプ１７が前記垂直環状壁２６を横
   切つて高圧容器内に開口しており、１次ポンプ２
   から吐出された高圧液体金属が該高圧容器内に導
   入され、次いで前記上方孔明きプレート６に穿設
   された液体金属供給開口３３を通つて前記炉心構
   造体９に流通可能と成つており、 前記環状ケーソン５が筒状壁４により前記主容
   器１の底部に支持されており、かつ減圧装置１３
   を介して前記高圧容器に接続されており、 減圧された低圧液体金属を前記上方孔明きプレ
   ート６の環状区域１０の液体金属供給開口３３を
   通して前記側方中性子保護構造体１１に分配する
   ように成したことを特徴とする炉心の支持および
   冷却剤供給装置。 ２ 前記減圧装置１３が前記高圧容器７と前記環
   状ケーソン５とを画成する高圧容器の垂直環状壁
   ２６に配設されることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項に記載の炉心の支持および冷却剤供給装
   置。 ３ 前記１次ポンプ２の出口パイプ１７と前記高
   圧容器７の垂直環状壁２６とが摺動接続路１９に
   よつて接続されており、該摺動接続路が減圧装置
   ５６を具備していることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載の炉心の支持および冷却剤供給
   装置。 ４ 前記減圧装置１３が複数本の遠隔操作可能な
   核燃料の炉心構造体に取つて代わる燃料を含まな
   い制御棒を形成している特別な側方中性子保護構
   造体１２の基部２９内に配置されており、かつ該
   構造体が前記孔明き上方プレート６の前記中央領
   域３６に植設されていることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項に記載の炉心の支持および冷却剤
   供給装置。 ５ 前記出口パイプ１７が前記環状ケーソン５の
   円錐壁を貫通するとともに溶接され、かつ前記高
   圧容器７の垂直環状壁２６に対して摺動可能に取
   り付けられていることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項ないし第４項の中のいずれか１項に記載
   の炉心の支持および冷却剤供給装置。 ６ 前記出口パイプ１７が前記高圧容器の垂直環
   状壁２６に溶接され、かつ前記環状ケーソンの円
   錐壁を貫通するとともに密封ベローズ２２によつ
   て摺動可能に取り付けられ、前記出口パイプ１７
   が前記孔明き上方プレート６に接続されるシート
   ２４と一体の２つの堅固な横部ブロツク２３によ
   つて支持されることを特徴とする特許請求の範囲
   第１項、第２項および第４項の中のいずれか１項
   に記載の炉心の支持および冷却剤供給装置。