JPH0570118B2 - - Google Patents

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JPH0570118B2
JPH0570118B2 JP60050069A JP5006985A JPH0570118B2 JP H0570118 B2 JPH0570118 B2 JP H0570118B2 JP 60050069 A JP60050069 A JP 60050069A JP 5006985 A JP5006985 A JP 5006985A JP H0570118 B2 JPH0570118 B2 JP H0570118B2
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JP
Japan
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sodium
reactor
reactor vessel
annulus space
liquid level
Prior art date
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JP60050069A
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Japanese (ja)
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JPS61209388A (en
Inventor
Toshiaki Ikeuchi
Manabu Madokoro
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Hitachi Ltd
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Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS61209388A publication Critical patent/JPS61209388A/en
Publication of JPH0570118B2 publication Critical patent/JPH0570118B2/ja
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E30/00Energy generation of nuclear origin
    • Y02E30/30Nuclear fission reactors

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  • Structure Of Emergency Protection For Nuclear Reactors (AREA)
  • Treatment Of Water By Oxidation Or Reduction (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の利用分野〕 本発明は原子炉構造に係り、特に原子炉容器の
液面近傍の原子炉容器軸方向の温度勾配に起因す
る熱応力発生を緩和でき、かつ、原子炉容器径を
小形化するのに好適なタンク型FBR原子炉構造
に関するものである。
[Detailed Description of the Invention] [Field of Application of the Invention] The present invention relates to a nuclear reactor structure, and in particular, to a nuclear reactor structure that can alleviate the occurrence of thermal stress caused by a temperature gradient in the axial direction of the reactor vessel near the liquid level of the reactor vessel, and , relates to a tank-type FBR reactor structure suitable for reducing the diameter of the reactor vessel.

〔発明の背景〕[Background of the invention]

第6図はタンク型FBR原子炉構造の一例を示
す縦断面図である。通常、タンク型FBR原子炉
構造は、原子炉容器1がルーフスラブ2に溶接す
ることによつて支持されていて、密閉空間を形成
している。原子炉容器1の中には炉心支持構造部
材3により炉心4が支持されている。また、ルー
フスラブ2には、炉心4にて加熱された高温1次
ナトリウムと2次ナトリウムとの熱交換を行う中
間熱交換器(以下IHXと称す)5、1次ナトリ
ウムを炉内で循環させるための循環ポンプ6、炉
心の出力を制御する制御棒駆動機構(図示せず)
を内包する炉心上部機構7および燃料交換時に燃
料交換機(図示せず)を所定の位置に位置決めす
るための回転プラグ8等の機器が搭載してある。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view showing an example of a tank type FBR reactor structure. Typically, in a tank-type FBR reactor structure, a reactor vessel 1 is supported by welding to a roof slab 2, forming a closed space. A reactor core 4 is supported within the reactor vessel 1 by a core support structure member 3 . In addition, the roof slab 2 is equipped with an intermediate heat exchanger (hereinafter referred to as IHX) 5, which exchanges heat between the high temperature primary sodium heated in the reactor core 4 and secondary sodium, and an intermediate heat exchanger (hereinafter referred to as IHX) 5, which circulates the primary sodium in the reactor. circulation pump 6, control rod drive mechanism (not shown) that controls the output of the reactor core
The reactor is equipped with equipment such as a core upper mechanism 7 containing a core and a rotary plug 8 for positioning a fuel exchanger (not shown) at a predetermined position during fuel exchange.

コールドプール9の低温1次ナトリウムは、ル
ーフスラブ2より吊り下げられた循環ポンプ6に
吸い込まれ、加圧されて高圧プール10内に導か
れる。その後、炉心4を通り、高温となつてホツ
トプール11に至り、ルーフスラブ2より吊り下
げられたIHX5のホツトプール11内の開口部
よりIHX5内に流入し、伝熱管を介して蒸気発
生器(図示せず)を循環する2次ナトリウムと熱
交換し、低温となつてコールドプール9に戻る。
ホツトプール11の高温1次ナトリウムの上方に
は、ナトリウムと反応しない不活性ガスであるア
ルコンガス12が充填されており、ナトリウム液
面とルーフスラブ2との間を満している。
The low-temperature primary sodium in the cold pool 9 is sucked into the circulation pump 6 suspended from the roof slab 2, pressurized, and led into the high-pressure pool 10. After that, it passes through the reactor core 4, reaches a high temperature, reaches the hot pool 11, flows into the IHX 5 through the opening in the hot pool 11 of the IHX 5 suspended from the roof slab 2, and flows into the IHX 5 through the heat transfer tube to the steam generator (not shown). ) exchanges heat with the circulating secondary sodium, returns to the cold pool 9 at a low temperature.
Above the high-temperature primary sodium in the hot pool 11, an alcon gas 12, which is an inert gas that does not react with sodium, is filled, filling the space between the sodium liquid level and the roof slab 2.

このような原子炉構造において、原子炉容器1
の温度分布に着目すると、ナトリウム液面より下
方では、原子炉容器1の温度は、ほぼナトリウム
温度と同程度の温度となるのに対し、その上方、
例えば、ルーフスラブ2に接合されている部分に
おいては、ほぼ室温程度となつている。したがつ
て、ナトリウム液面より上方の原子炉容器1で
は、非常に大きな軸方向温度勾配が生じ、これに
起因した高い熱応力がナトリウム液面近傍の原子
炉容器1に発生する。
In such a reactor structure, the reactor vessel 1
Focusing on the temperature distribution, below the sodium liquid level, the temperature of the reactor vessel 1 is approximately the same as the sodium temperature, whereas above
For example, the temperature in the portion joined to the roof slab 2 is approximately room temperature. Therefore, a very large axial temperature gradient occurs in the reactor vessel 1 above the sodium liquid level, and a high thermal stress resulting from this occurs in the reactor vessel 1 near the sodium liquid level.

このような高い熱応力の発生を防止するため、
従来から、例えば、特開昭53−67089号公報ある
いは特開昭57−186193号公報に示してあるよう
に、原子炉容器1と高温ナトリウムとが接しない
ようにし、低温ナトリウムを接触させて、原子炉
容器1の高温レベルを下げ、温度勾配を小さくし
ている。なお、第6図において、13は炉壁冷却
断熱構造である。
To prevent the occurrence of such high thermal stress,
Conventionally, for example, as shown in JP-A-53-67089 or JP-A-57-186193, reactor vessel 1 and high-temperature sodium are prevented from coming into contact with each other, and low-temperature sodium is brought into contact with each other. The high temperature level of the reactor vessel 1 is lowered to reduce the temperature gradient. In addition, in FIG. 6, 13 is a furnace wall cooling insulation structure.

第7図は従来の炉壁冷却断熱構造の説明図で、
第7図においては、原子炉容器1を冷却するため
の流路を形成するため、原子路容器1の内側にさ
らに2重の円筒容器19を設けてあり、このため
のスペースが原子路容器1内に必要となり、原子
炉容器1のコンパクト化を妨げていた。
Figure 7 is an explanatory diagram of a conventional furnace wall cooling insulation structure.
In FIG. 7, a double cylindrical container 19 is further provided inside the reactor vessel 1 to form a flow path for cooling the reactor vessel 1, and the space for this is This has prevented the reactor vessel 1 from becoming more compact.

そこで、第8図に示すように、ホツトプール1
1の高温1次ナトリウムと原子炉容器1との間に
断熱層となる垂直隔壁14を設け、垂直隔壁14
と原子炉容器1との間には、ナトリウム出入口孔
16を有する底板17を設け、低温1次ナトリウ
ムがたまるアニユラス空間18を形成し、原子炉
容器1の1軸方向温度勾配の緩和を行つており、
ホツトプール11内の高温1次ナトリウムの液面
とアニユラス空間18内の低温1次ナトリウムの
液面との液面差は、循環ポンプ6によつて生じる
ようにしてある。
Therefore, as shown in Figure 8, the hot pool 1
A vertical partition 14 serving as a heat insulating layer is provided between the high-temperature primary sodium 1 and the reactor vessel 1.
A bottom plate 17 having a sodium inlet/outlet hole 16 is provided between the reactor vessel 1 and the reactor vessel 1 to form an annulus space 18 in which low-temperature primary sodium accumulates, thereby alleviating the uniaxial temperature gradient of the reactor vessel 1. Ori,
A difference in liquid level between the liquid level of high temperature primary sodium in the hot pool 11 and the liquid level of low temperature primary sodium in the annulus space 18 is created by the circulation pump 6.

ところで、垂直隔壁14の下端の底板17に設
けたナトリウム出入口孔16は、通常、垂直隔壁
14と原子炉容器1とで形成される空間であるア
ニユラス空間18内にナトリウムが供給される形
状寸法の開口部があればよいというだけの制約条
件で設計されており、他に何ら考慮された条件は
なかつた。
By the way, the sodium inlet/outlet hole 16 provided in the bottom plate 17 at the lower end of the vertical bulkhead 14 is normally shaped so that sodium is supplied into the annulus space 18, which is the space formed by the vertical bulkhead 14 and the reactor vessel 1. It was designed with the only constraint that it only needed to have an opening, and no other conditions were taken into account.

しかし、このようなタンク型FBR原子炉構造
の炉壁保護装置では、第9図に示すように、通常
運転中の循環ポンプ6による圧力から生じるホツ
トプール11内の高温1次ナトリウムの液面とア
ニユラス空間18内の低温1次ナトリウムの液面
との液面差が、トリツプ時には循環ポンプ6の停
止により圧力差がなくなり、短時間で低温1次ナ
トリウムの液面が上昇し、原子炉容器1の軸方向
温度勾配は、通常運転時に比べ、トリツプ時の方
が、第9図b中の丸印に示す位置において急勾配
となつてしまう。このため、炉心4や全ナトリウ
ム重量を支持する原子炉容器1に熱応力が発生
し、タンク型原子炉構造の構造健全性を脅かす要
因ともなりかねないという問題がある。
However, in the reactor wall protection device of such a tank-type FBR reactor structure, as shown in FIG. During a trip, the pressure difference between the liquid level of the low-temperature primary sodium in the space 18 disappears due to the stoppage of the circulation pump 6, and the liquid level of the low-temperature primary sodium rises in a short time. The axial temperature gradient becomes steeper at the position indicated by the circle in FIG. 9b during tripping than during normal operation. Therefore, there is a problem in that thermal stress is generated in the reactor core 4 and the reactor vessel 1 that supports the total sodium weight, which may threaten the structural integrity of the tank-type reactor structure.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は上記に鑑みてなされたもので、その目
的とするところは、原子炉容器の液面近傍の原子
炉容器軸方向の温度勾配に起因する熱応力を通常
運転時もトリツプ時にも緩和することができ、か
つ、原子炉容器径を小形化することができる原子
炉構造を提供することにある。
The present invention has been made in view of the above, and its purpose is to alleviate the thermal stress caused by the temperature gradient in the axial direction of the reactor vessel near the liquid surface of the reactor vessel, both during normal operation and during a trip. The object of the present invention is to provide a nuclear reactor structure in which the diameter of the reactor vessel can be reduced.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

本発明は、タンク型FBR原子炉構造の原子炉
容器液面近傍に設けられる炉壁保護装置の断熱層
である隔壁下端部に設ける低温1次ナトリウム出
入口開口部の形状寸法は、起動時には原子炉容器
軸方向の温度勾配を最小限にするため、低温1次
ナトリウム液面が大きな抵抗なく低下し、また、
トリツプ時および停止時には、原子炉容器の液面
近傍軸方向温度勾配を最小限にするため、低温1
次ナトリウムの液面が徐々に上昇する形状寸法で
あることが望ましいことに着目して行われたもの
で、上記開口部は、この開口部の開口断面積を
A1、アニユラス空間の水平断面積をA2、ホツト
プールと上記アニユラス空間とのナトリウム液位
差をH、1/2HをH0、原子炉のトリツプ時のナト
リウム温度変化幅をΔT、上記アニユラス空間へ
の液位差H0におけるナトリウムの流入流速をv0
ナトリウムの密度をρ、ナトリウムの比熱をC、
上記アニユラス空間内のナトリウムから原子炉ト
リツプ時に上記ホツトプールおよび上記原子炉容
器外の雰囲気への放出熱量をそれぞれQ12とし
たときに、 A2H0/v0A1=ρCΔTHA2/Q1+Q2 を満足する構造としてあることを特徴としてい
る。
The present invention provides that the shape and dimensions of the low-temperature primary sodium inlet/outlet opening provided at the lower end of the bulkhead, which is a heat insulating layer of the reactor wall protection device provided near the liquid level of the reactor vessel in a tank-type FBR reactor structure, are In order to minimize the temperature gradient in the axial direction of the container, the low temperature primary sodium liquid level drops without much resistance, and
During tripping and shutdown, low temperature 1
This was done by focusing on the fact that it is desirable to have a shape and size that allows the liquid level of sodium to gradually rise.
A 1 is the horizontal cross-sectional area of the annulus space, A 2 is the sodium level difference between the hot pool and the above annulus space, H is the sodium level difference between the hot pool and the above annulus space, H is 1/2H is H 0 , is the width of sodium temperature change during a reactor trip, ΔT, is the above annulus space The inflow velocity of sodium at the liquid level difference H 0 to v 0 ,
The density of sodium is ρ, the specific heat of sodium is C,
When the amount of heat released from the sodium in the annulus space to the hot pool and the atmosphere outside the reactor vessel during a reactor trip is Q 1 and 2 , respectively, A 2 H 0 /v 0 A 1 = ρCΔTHA 2 /Q It is characterized by having a structure that satisfies 1 + Q 2 .

〔発明の実施例〕[Embodiments of the invention]

以下本発明を第1図に示した実施例および第2
図〜第5図を用いて詳細に説明する。
The embodiment of the present invention shown in FIG. 1 and the second embodiment will be described below.
This will be explained in detail using FIGS.

本発明に係る原子炉構造の概要は第6図と同様
であるが、原子炉容器1の液面近傍軸方向の温度
勾配を最小限にするための上記した第8図の原子
炉容器1とホツトプール11内の高温1次ナトリ
ウムとの間に設けた断熱層である垂直隔壁14の
下端部に設けるナトリウム出入口孔の形状寸法に
工夫がこらしてある。
The outline of the reactor structure according to the present invention is the same as that shown in FIG. 6, but the reactor vessel 1 shown in FIG. The shape and size of the sodium inlet/outlet hole provided at the lower end of the vertical partition wall 14, which is a heat insulating layer provided between the hot primary sodium in the hot pool 11, has been devised.

第1図は本発明の原子炉構造の炉壁保護装置の
一実施例を示す部分縦断面図である。第1図にお
いて、1は原子炉容器、12はカバーガスである
アルゴンガス、11は高温1次ナトリウムが入つ
ているホツトプール、14は高温1次ナトリウム
と原子炉容器1との間に設けた断熱層である垂直
隔壁で、垂直隔壁14と原子炉容器1との間の空
間に低温1次ナトリウムがたまるアニユラス空間
18が成形してあり、垂直隔壁14の下端部の底
板17に図示のようなナトリウム出入口孔(開口
部)15が設けてある。
FIG. 1 is a partial longitudinal sectional view showing an embodiment of the reactor wall protection device for a nuclear reactor structure according to the present invention. In Figure 1, 1 is a reactor vessel, 12 is argon gas as a cover gas, 11 is a hot pool containing high-temperature primary sodium, and 14 is a heat insulation provided between the high-temperature primary sodium and the reactor vessel 1. An annulus space 18 in which low-temperature primary sodium accumulates is formed in the space between the vertical partition wall 14 and the reactor vessel 1, and the bottom plate 17 at the lower end of the vertical partition wall 14 has a structure as shown in the figure. A sodium inlet/outlet hole (opening) 15 is provided.

次に、熱応力低減の原理について説明する。 Next, the principle of thermal stress reduction will be explained.

先に第9図にて説明したように、原子炉トリツ
プ後、アニユラス空間18内の低温1次ナトリウ
ムの液面が急激に上昇すると、液面近傍部の原子
炉容器1に高い熱応力が発生する原因となる。し
かしながら、いま、第2図aに示すように、原子
炉トリツプ後、低温1次ナトリウムの液面がゆる
やかに上昇し、定格運転時の原子炉容器1の温度
勾配を保持するように液面上昇し、かつ、アニユ
ラス空間18内の温度が低下すれば、原子炉トリ
ツプ後に高い熱応力が発生することがなくなる。
As previously explained with reference to FIG. 9, when the liquid level of low-temperature primary sodium in the annulus space 18 rises rapidly after a reactor trip, high thermal stress occurs in the reactor vessel 1 near the liquid level. cause However, as shown in Figure 2a, after the reactor trip, the liquid level of low-temperature primary sodium rises gradually, and the liquid level rises to maintain the temperature gradient in the reactor vessel 1 during rated operation. However, if the temperature in the annulus space 18 is lowered, high thermal stress will not occur after a reactor trip.

そこで、第3図に示すように、垂直隔壁14の
内外径をそれぞれD1、D2、原子炉容器1の内外
径をそれぞれD3、D4、ホツトプール11内の高
温1次ナトリウムの液面とアニユラス空間18内
の低温1次ナトリウムの液面との定格運転時にお
ける液位差をH、ナトリウム出入口孔15の開口
断面積をA1、上記アニユラス空間18の水平断
面積をA2とする。また、原子炉トリツプ直後に
上記アニユラス空間18へ流入する低温1次ナト
リウムのナトリウム出入口孔15におけるナトリ
ウム流速をvとすると、液位差Hは、 H=ξv2/2g ……(1) ここに、ξ:ナトリウム出入口孔15における
抵抗係数 g:重力加速度 で表わすことができる。
Therefore, as shown in FIG. 3, the inner and outer diameters of the vertical bulkhead 14 are D 1 and D 2 , the inner and outer diameters of the reactor vessel 1 are D 3 and D 4 , respectively, and the liquid level of high-temperature primary sodium in the hot pool 11 is Let H be the liquid level difference between the liquid level of low-temperature primary sodium in the annulus space 18 during rated operation, A 1 be the opening cross-sectional area of the sodium inlet/outlet hole 15, and A 2 be the horizontal cross-sectional area of the annulus space 18. . Furthermore, if the sodium flow rate at the sodium inlet/outlet hole 15 of low-temperature primary sodium flowing into the annulus space 18 immediately after a reactor trip is v, then the liquid level difference H is: H=ξv 2 /2g...(1) Here , ξ: resistance coefficient at the sodium inlet/outlet hole 15 g: gravitational acceleration.

原子炉トリツプ後、時間が経過するにつれて液
位差Hは徐々に減少し、最終的に零になる。そこ
で、平均的な流速として、定格運転時の液位差の
1/2の液位差H0のときのナトリウム出入口孔15
におけるナトリウム流速をv0とすると、(1)式と同
様に、 H0=ξv0 2/2g ……(2) なる式が成立する。
After the reactor trip, the liquid level difference H gradually decreases as time passes and eventually reaches zero. Therefore, as an average flow rate, when the liquid level difference H0 is 1/2 of the liquid level difference during rated operation, the sodium inlet/outlet hole 15
When the sodium flow rate at is v 0 , the following equation holds true, similar to equation (1): H 0 =ξv 0 2 /2g (2).

このとき、アニユラス空間18内に流れ込む低
温1次ナトリウム流量をQとすれば、この流量Q
は、流入ナトリウム流速v0とナトリウム出入口孔
15の開口断面積A1との積で表わされ、 Q=v0A1 ……(3) となる。
At this time, if the low temperature primary sodium flow rate flowing into the annulus space 18 is Q, then this flow rate Q
is expressed as the product of the inflow sodium flow rate v 0 and the opening cross-sectional area A 1 of the sodium inlet/outlet hole 15, and Q=v 0 A 1 (3).

したがつて、アニユラス空間18内を満たすに
必要なナトリウムがアニユラス空間18に流入す
るに要する時間t1は、アニユラス空間18の体積
を単位時間当りアニユラス空間18に流入するナ
トリウム流量で除して得られ、これは t1=A2H0/v0A1 ……(4) で表わすことができる。
Therefore, the time t1 required for the sodium necessary to fill the annulus space 18 to flow into the annulus space 18 can be obtained by dividing the volume of the annulus space 18 by the flow rate of sodium flowing into the annulus space 18 per unit time. This can be expressed as t 1 =A 2 H 0 /v 0 A 1 (4).

次に、アニユラス空間18から内側のホツトプ
ール11内および外側の原子炉容器1の外側への
熱の逃げ量について考えてみる。
Next, let us consider the amount of heat escaping from the annulus space 18 into the inner hot pool 11 and to the outer side of the reactor vessel 1.

第4図は原子炉容器炉壁保護装置周りの熱の流
れを示す図である。垂直隔壁14の内面、アニユ
ラス空間18内および原子炉容器1外面における
熱伝達係数をそれぞれα1、α2、α3、垂直隔壁14
および原子炉容器1の熱伝導率をそれぞれλ1
λ2、アニユラス空間18から内側のホツトプール
11に単位時間当り逃げる熱量をQ1、原子炉容
器1の外側に逃げる熱量をQ2とする。また、ア
ニユラス空間18内の低温1次ナトリウム温度と
ホツトプール11内の高温1次ナトリウム温度と
の温度差をΔT1、低温1次ナトリウム温度と原子
炉容器1の外側の雰囲気ガス温度との温度差を
ΔT2とすると、Q1、Q2はそれぞれ次式で表わす
ことができる。
FIG. 4 is a diagram showing the flow of heat around the reactor vessel wall protection device. The heat transfer coefficients on the inner surface of the vertical bulkhead 14, inside the annulus space 18, and on the outer surface of the reactor vessel 1 are α 1 , α 2 , α 3 , and the vertical bulkhead 14 , respectively.
and the thermal conductivity of the reactor vessel 1 are λ 1 and
λ 2 , the amount of heat escaping from the annulus space 18 to the inner hot pool 11 per unit time is Q 1 , and the amount of heat escaping to the outside of the reactor vessel 1 is Q 2 . In addition, the temperature difference between the low temperature primary sodium temperature in the annulus space 18 and the high temperature primary sodium temperature in the hot pool 11 is ΔT 1 , and the temperature difference between the low temperature primary sodium temperature and the atmospheric gas temperature outside the reactor vessel 1 is defined as ΔT 1 . When ΔT 2 is ΔT 2 , Q 1 and Q 2 can be respectively expressed by the following equations.

Q1πHΔT1/1/α1D1+1/α2D2+1/2λ1lnD
2/D1……(5) Q2=πHΔT2/1/α2D3+1/α2D4+1/2λ2l
nD4/D3……(6) したがつて、アニユラス空間18内の低温1次
ナトリウム温度がΔTだけ低下するのに要する時
間はt2は、 t2=ρCΔTHA2/Q1+Q2 ……(7) ここに、ρ;ナトリウムの密度 C;ナトリウムの比熱 で表わされる。
Q 1 πHΔT 1 /1/α 1 D 1 +1/α 2 D 2 +1/2λ 1 lnD
2 /D 1 ...(5) Q 2 =πHΔT 2 /1/α 2 D 3 +1/α 2 D 4 +1/2λ 2 l
nD 4 /D 3 ...(6) Therefore, the time required for the low temperature primary sodium temperature in the annulus space 18 to decrease by ΔT is t 2 = ρCΔTHA 2 /Q 1 +Q 2 ... (7) Here, ρ is the density of sodium and C is the specific heat of sodium.

この時間t2とアニユラス空間18にナトリウム
が流入充満するのに要する時間t1とが等しくなる
ことを満足するような構造とすることが必要であ
り、本発明では次式を満足する構造としてある。
It is necessary to have a structure that satisfies this time t 2 and the time t 1 required for sodium to flow into and fill the annulus space 18, and in the present invention, the structure satisfies the following formula. .

A2H0/v0A1=ρCΔTHA2/Q1+Q2……(8) このような構造にすると、ナトリウム温度が
ΔTだけ低下する間に液位がHだけ上昇し、原子
炉トリツプ後の各時刻におけるアニユラス空間1
8内のナトリウム液面近傍での原子炉容器1の温
度勾配が変化しないことになり、原子炉容器1で
発生する熱応力を最小にすることができる。
A 2 H 0 /v 0 A 1 = ρCΔTHA 2 /Q 1 +Q 2 ...(8) With this structure, while the sodium temperature decreases by ΔT, the liquid level rises by H, and after the reactor trip, annulus space 1 at each time of
The temperature gradient of the reactor vessel 1 near the sodium liquid level in the reactor vessel 8 does not change, and the thermal stress generated in the reactor vessel 1 can be minimized.

以上、原子炉トリツプ時のナトリウム液面変動
について論議したが、次に、起動時について説明
する。起動時においては、アニユラス空間18内
のナトリウム液位が低下しつつナトリウム温度が
徐々に上昇するという関係があるため、第5図に
示すように、原子炉容器1の温度勾配はあまり大
きくならない。したがつて、液面制御を行うこと
は本質的に必要とせず、構造上の工夫も不必要で
ある。
So far, we have discussed sodium liquid level fluctuations during reactor tripping, but next we will discuss startup time. At startup, there is a relationship in which the sodium temperature in the annulus space 18 decreases while the sodium temperature gradually increases, so as shown in FIG. 5, the temperature gradient in the reactor vessel 1 does not become very large. Therefore, there is essentially no need to control the liquid level, and no structural improvements are required.

そこで、本発明においては、第1図に示すよう
に、ナトリウム出入口孔15は逆八字型の縦断面
構造としてあり、本構造によれば、原子炉トリツ
プ時におけるアニユラス空間18への低温1次ナ
トリウムの流入流量が低く抑えられ(縮流現象が
発生するため)、(8)式を満足させることができ、
原子炉容器1の液面近傍部の原子炉容器1の軸方
向温度勾配が抑制され、熱応力発生を緩和するこ
とができる。
Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 1, the sodium inlet/outlet hole 15 has an inverted eight-shaped longitudinal cross-sectional structure, and according to this structure, low temperature primary sodium flows into the annulus space 18 during a reactor trip. The inflow flow rate of is kept low (because the contraction phenomenon occurs), and formula (8) can be satisfied,
The axial temperature gradient of the reactor vessel 1 in the vicinity of the liquid level of the reactor vessel 1 is suppressed, and the generation of thermal stress can be alleviated.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上説明したように、本発明によれば、原子炉
トリツプ時に循環ポンプ停止による原子炉容器内
に設置した断熱隔壁との間のアニユラス空間内の
低温1次ナトリウムの液面上昇速度を抑制するこ
とができ、原子炉容器の液面近傍の原子炉容器軸
方向の温度勾配に起因する熱応力を緩和すること
ができ、かつ、原子炉容器径を小形化することが
できるという効果がある。
As explained above, according to the present invention, it is possible to suppress the rate of rise in the liquid level of low-temperature primary sodium in the annulus space between the circulation pump and the heat-insulating partition installed in the reactor vessel when the reactor trips. This has the effect that thermal stress caused by a temperature gradient in the axial direction of the reactor vessel near the liquid surface of the reactor vessel can be alleviated, and the diameter of the reactor vessel can be reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の原子炉構造の炉壁保護装置の
一実施例を示す部分縦断面図、第2図は本発明に
よる場合の原子炉トリツプ後の原子炉容器液面近
傍軸方向の温度変化を説明するための図、第3図
は第1図の炉壁保護装置の寸法説明図、第4図は
第1図の炉壁保護装置周りの熱の流れの説明図、
第5図は起動時の原子炉容器液面近傍軸方向の温
度変化を説明するための図、第6図はタンク型
FBR原子炉構造の縦断面図、第7図は従来の炉
壁冷却断熱構造の説明図、第8図は従来の他の炉
壁保護装置の部分断面図、第9図は第8図による
場合の原子炉トリツプ後の原子炉容器液面近傍軸
方向の温度変化を説明するための図である。 1……原子炉容器、2……ルーフスラブ、4…
…炉心、5……中間熱交換器、6……循環ポン
プ、7……炉心上部機構、8……回転プラグ、9
……コールドプール、11……ホツトプール、1
4……垂直隔壁、15……ナトリウム出入口孔、
17……底板、18……アニユラス空間。
FIG. 1 is a partial vertical sectional view showing an embodiment of the reactor wall protection device of the reactor structure of the present invention, and FIG. 2 is the temperature in the axial direction near the reactor vessel liquid level after a reactor trip in the case of the present invention. A diagram for explaining the changes, FIG. 3 is a dimensional explanatory diagram of the furnace wall protection device in FIG. 1, and FIG. 4 is an explanatory diagram of the flow of heat around the furnace wall protection device in FIG. 1.
Figure 5 is a diagram to explain the temperature change in the axial direction near the reactor vessel liquid level during startup, and Figure 6 is a diagram for tank type
A vertical cross-sectional view of the FBR reactor structure, Figure 7 is an explanatory diagram of a conventional reactor wall cooling and insulation structure, Figure 8 is a partial cross-sectional view of another conventional reactor wall protection device, and Figure 9 is a case according to Figure 8. FIG. 2 is a diagram for explaining temperature changes in the axial direction near the reactor vessel liquid level after a reactor trip. 1... Reactor vessel, 2... Roof slab, 4...
... Core, 5 ... Intermediate heat exchanger, 6 ... Circulation pump, 7 ... Core upper mechanism, 8 ... Rotating plug, 9
... Cold pool, 11 ... Hot pool, 1
4... Vertical partition wall, 15... Sodium inlet/outlet hole,
17...Bottom plate, 18...Annual space.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 炉心、1次冷却系機器および炉内機器を収納
する原子炉容器と、該原子炉容器の内側に配設し
た当該原子炉容器壁を熱的に保護する断熱層であ
る隔壁と、前記隔壁と前記原子炉容器との間に形
成されるアニユラス空間に下部からコールドプー
ル内のナトリウムを供給する開口部とを備えた原
子炉において、前記開口部は、該開口部の開口断
面積をA1、前記アニユラス空間の水平断面積を
A2、ホツトプールと前記アニユラス空間内との
ナトリウム液位差をH、1/2HをH0、前記原子炉
のトリツプ時のナトリウム温度変化幅をΔT、前
記アニユラス空間への液位差H0におけるナトリ
ウムの流入流速をv0、ナトリウムの密度をδ、ナ
トリウムの比熱をC、前記アニユラス空間内のナ
トリウムから原子炉トリツプ時に前記ホツトプー
ルおよび前記原子炉容器外の雰囲気への放出熱量
をそれぞれQ1、Q2としたときに、 A2H0/v0A1=ρCΔTHA2/Q1+Q2 を満足する構造としてあることを特徴とする原子
炉構造。 2 前記開口部の縦断面形状が逆八字型としてあ
る特許請求の範囲第1項記載の原子炉構造。
[Scope of Claims] 1. A reactor vessel that houses a reactor core, primary cooling system equipment, and in-reactor equipment, and a heat insulating layer that thermally protects the reactor vessel wall disposed inside the reactor vessel. In a nuclear reactor equipped with a partition and an opening for supplying sodium in a cold pool from below to an annulus space formed between the partition and the reactor vessel, the opening is The cross-sectional area of the opening is A 1 , and the horizontal cross-sectional area of the annulus space is
A 2 , H is the sodium liquid level difference between the hot pool and the annulus space, H 0 is 1/2H, ΔT is the sodium temperature change width when the reactor is tripped, and the liquid level difference in the annulus space is H 0 . The inflow velocity of sodium is v 0 , the density of sodium is δ, the specific heat of sodium is C, the amount of heat released from the sodium in the annulus space to the hot pool and the atmosphere outside the reactor vessel at the time of reactor trip is Q 1 , respectively. A nuclear reactor structure characterized by having a structure satisfying A 2 H 0 /v 0 A 1 =ρCΔTHA 2 /Q 1 +Q 2 when Q 2 . 2. The nuclear reactor structure according to claim 1, wherein the vertical cross-sectional shape of the opening is an inverted figure-eight shape.
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