JPH0579156B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は高速増殖型原子炉に関するものであ
る。

〔従来の技術〕

本発明に近い従来技術として特開昭60−57289
号公報に開示されたものがある。

この従来例によると高速増殖型原子炉の蒸気発
生系と二次冷却系とを一次冷却系廻りに接近集約
することにより高集約型の原子炉となつている。

しかしながら、一次冷却系が包含される一次容
器内の構成は、炉心の外周に配置されて一次容器
内をホツトプレナムとコールドプレナムに区画す
る水平隔壁と、一次容器内の一次冷却材を流動さ
せる機械式の一次冷却材駆動ポンプと、一次冷却
材と二次冷却材との間の熱交換を行う中間熱交換
器とを一次容器内壁沿いに互い違いに配置して備
える構成である。又、本願発明に関連する観点
で、電熱面を内蔵する電磁フローカプラーの基本
的機能については特開昭61−29688号に開示され
てる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来技術においては、集約化が一次容器内にま
で及んでおらず、一層の集約化が望まれる。

本願発明の目的は、従来よりも集約化が図られ
たより一層簡素な原子炉プラントを提供すること
にある。

〔問題点を解決するための手段〕

上記目的を解決するための構成要件は、炉心と
一次冷却材とを内蔵した一次容器と、前記一次容
器内をホツトプレナムとコールドプレナムとに区
画する隔壁と、前記一次容器を内包する二次容器
と、前記一次と二次の両容器間隔間にいれた二次
冷却材と二次冷却材の駆動ポンプと蒸気発生器と
を備え、前記両容器間隔間を前記二次冷却材の流
路とした原子炉において、前記コールドプレナム
内であつて前記炉心の外周囲に、一次流路と二次
流路とを備え前記両流路間の伝熱面を備えた電磁
フローカプラーを設け、前記駆動ポンプの吐出口
と前記二次流路の入り口とを配管にて連通し、前
記二次流路の出口と前記蒸気発生器の二次冷却材
入り口とを配管にて連通し、前記一次流路の入り
口を前記ホツトプレナムに、出口を前記コールド
プレナムにそれぞれ連通し、前記駆動ポンプの吸
い込み口と前記蒸気発生器の二次冷却材出口とを
前記両容器間隔間に連通したことを特徴としたこ
とにある。

〔作用〕

上記の構成要件によれば、駆動ポンプにより二
次冷却材を二次流路を通して蒸気発生器に入れ、
蒸気発生器から二次容器内に戻すようにすると、
電磁フローカプラーの機能により一次流路内の一
次冷却材に流動力を与えることが出来、一次容器
内に駆動ポンプが無くとも一次冷却材をコールド
プレナムから炉心を通してホツトプレナムに、そ
してホツトプレナムから一次流路内に通してコー
ルドプレナムにもどる一次循環系の流動状態が成
立するとともに電磁フローカプラー内で伝熱面を
利用して一次と二次の両流体間で熱交換を行い炉
心の熱を二次冷却材で蒸気発生器にまで取り出せ
に至る。

〔実施例〕

以下に本願発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。

第１図のごとく、一次容器１内底部に設置した
架台２上には炉心部３が設置される。一次容器１
内は隔壁４により上部のホツトプレナム５と下部
のコールドプレナム６とに区画される。この架台
２上には炉心部３の外周囲を囲む配置で電磁フロ
ーカプラー７が設置される。このような配置によ
り電磁フローカプラー７はコールドプレナム６内
に置かれる。

一次容器１の底部は部分球面状に湾曲してお
り、上端部には水平なフランジ８が形成されてい
る。このフランジ８は、三連のルーフスラブ９，
１０，１１の内のルーフスラブ１０，１１により
はさみこまれ取り付いている。このような取付け
によりルーフスラブと一次容器１との取付けにさ
いし面倒な異材溶接継手の採用を避けることがで
きる。

一次容器１内には一次冷却材１２として液体金
属のナトリユウムが入れられている。そして一次
容器１内の一次冷却材１２の液面１３とルーフス
ラブ９，１０との間の空間には不活性なカバーガ
ス１４が充満している。

一次容器１は二次容器１５に包含されており、
この二次容器１５はその上端部をルーフラブ１１
に固定される。この固定に際しては二次容器１５
側は一次容器１側よりも低温の傾向にあるので溶
接によつて行つてもよい。

二次容器１５の形状は、下部を部分球面状にし
てその部分球面の途中を絞り込んだ状態の段付形
状にしてある。このような段付形状にすることに
より一次容器１の底部湾曲部と二次容器１５の底
部内壁面との間の隙間Ｌを他の部分における隙間
よりも狭くしてある。この隙間Ｌの大きさについ
ては、原子炉の運転時の一次容器１の熱膨張後に
あつて、二次容器１５内の二次冷却材１６により
一次容器１にたいして流体制振効果が十分与える
ことの出来る大きさに設定する。このような設定
によれば、地震等の外力を受けても一次容器１と
一次容器１内の機器の安全が図れ、補強の増加無
くして軽量化に貢献できる。

前述の二次冷却材１６は一次冷却材１２と同様
に液体金属であるナトリウムが採用される。この
二次冷却材１６の液面１７とルーフスラブ１１と
の間の空間にも不活性なカバーガス１８が充填さ
れている。

一次容器１と二次容器１５との間には、二次冷
却材１６に流動力を与える二次冷却材１６の駆動
ポンプ１９と、二次冷却材１６と水との間の熱交
換を行う蒸気発生器２０とがルーフスラブ１１か
ら懸垂支持されて入れられている。

駆動ポンプ１９と蒸気発生器２０との平面レイ
アウトは第２図の如く環状にて互い違いにされて
両者の間で二次冷却材１６が均等に出入りしやす
い配置とする。

駆動ポンプ１９の二次冷却材１６吸い込み口２
１は二次容器１５内に開口し、吐出口２２には配
管２３の一端が接続され、他端は電磁フローカプ
ラー７に接続される。一方、下端部に二次冷却材
１６の吐出口２４を有する蒸気発生器２０の二次
冷却材１６の入り口２５には配管２６が接続さ
れ、その一端は蒸気発生器２０の胴体２７内に開
口しており、他端は電磁フローカプラー７に接続
される。これら両配管２３，２６は一次容器１の
上部位の壁を貫通して一次容器１内と二次容器１
５内との間にとおされる。このような通し方によ
れば、配管２３，２６が外の外気（空気）中を通
ること無く各容器１，１５ないであつて、且つ不
活性なカバーガス１４，１８内を通るので配管経
路の短縮化と配管破断時のナトリウム火災の防止
と、配管からの漏洩ナトリウムの回収容易化とを
達成している。又、配管経路が短いことは、原子
炉の小型化に貢献する。特に配管２３，２６の貫
通の為に一次容器１に設けた貫通孔をカバーガス
が通れる余裕のある大きさにすれば、両容器１，
１５内のカバーガスが連通しあい圧力バランスが
とれる。蒸気発生器２０の胴体２７内には、配管
２８，２９に接続された伝熱管３０が二次冷却材
１６中に没して設けられている。

ルーフスラブ９，１０，１１は、ルーフスラブ
１１がコンクリート構造物３１に支持されること
により設置される。このコンクリート構造物３１
と二次容器との間には、ライナー付きの保温材３
２が設けられる。この保温材３２は原子炉運転時
の環境下でライナーが二次容器１５の外壁面にジ
ヤヌトフイツトする形状と厚みにする。このよう
にすれば、保温手段が二次容器の耐震サポートの
床目を兼ねるので安全な小型軽量化に貢献でき
る。

電磁フローカプラー７は、第３図、第４図、第
５図に示され、次に述べる構成を備える。

即ち、環状の内周磁極４１と環状の外周磁極４
２との間に内周壁４３と外周壁４４とで囲われた
環状の流路を形成し、この環状の流路空間を第５
図の如く伝熱面４５で複数の区画に分かち、一次
流路４６と二次流路４７とを交互に形成する。両
流路４６，４７の内一次流路４６は第３図の如く
上端部がホツトプレナム５内に開口し、下端部が
コールドプレナム６内の配管４８の一端が接続さ
れる。この配管４８の他端は架台２内に形成され
て炉心部３への冷却材分配手段４９と接続され
る。二次流路４７は上端部が上部リングヘツダー
５０に連通し、下端部が下部リングヘツダー５１
に連通しており、両リングヘツダー５０，５１と
一次流路４６とは第４図の如く伝熱面４５と外周
壁４４の上部あるいは下部への延長部により区画
されている。下部リングヘツダー５１には配管２
３の他端が第３図の如く接続され、上部リングヘ
ツダー５０には配管２６の他端が接続される。内
周磁極４１と外周磁極４２とは第３図と如く上下
多段に配置される。これらの各磁極は永久磁石で
あつても、電磁石であつてもよい。

このような構成の高速増殖型原子炉によれば次
に述べる作用が得られる。

即ち、駆動ポンプ１９を稼働すると吸い込み口
２１から二次冷却材１６をすいこみ、高圧にて吐
出口２２から配管２２内に吐出する。このため、
二次冷却材１６は配管２３を通り下部リングヘツ
ダー５１に入り、二次流路４７内を上昇して流動
する。二次冷却材１６が二次流路４７内を上昇流
動するときにはその二次冷却材１６が内外両磁極
４１，４２間の放射状磁界５２を横切ることと成
る。このため、内外両路壁４３，４４で囲われた
環状の領域にはたとえば第５図に示す矢印の如く
環状の電流が誘起される。この電流を放射状磁界
５２の環境下で一次流路４６内の一次冷却材１２
が受けるとその一次冷却材１６は二次冷却材１６
の流れとは逆の方向である下向きに流動する。こ
れらの原理はフレミング右手及び左手の法則によ
り成立している。

このように電磁フローカプラー７内で一次冷却
材１２が駆動ポンプ無しに流動すると、第１図中
で黒塗り太矢印で示すように、一次流路４６から
一次冷却材１２は配管４８を通り分配手段４９か
ら炉心部３に通され、炉心部３で加熱されホツト
プレナム５内にだされ、再度一次流路内に入つて
行く循環を繰り返す。この循環により加熱された
一次冷却材１６は一次流路４６を通過中において
二次流路４７内を流動する二次冷却材１６に熱を
伝熱面４５を介して伝達する。

熱の伝達を受けて高温になつた二次冷却材１６
は駆動ポンプ１９の駆動力により上部リングヘツ
ダー５０に抜け出て配管２６を通つて蒸気発生器
２０の胴体２７内に放出され胴体２７の下方から
二次容器１５内に吹け出、その後に再度駆動ポン
プ１９に吸い込まれて第１図中の白抜き太矢印か
ら細矢印の如く循環を繰り返す。この循環途中に
おいて、高温と成つた二次冷却材１６を受け入れ
た胴体２７内では、第１図中の矢印ａの如く配管
２８から伝熱管３０に入つて来た水に二次冷却材
１６の熱を伝えてその水を蒸気と化して配管２９
を矢印ｂの方向へ出す作業が成され、熱を失つて
低温と成つた二次冷却材１６は胴体２７から二次
容器１５内に出される。このように原子炉から作
り出された蒸気は発電機を駆動する蒸気タービン
などに供給されて動力源として消費される。

本実施例では比較的低温なコールドプレナム６
内に磁極４１，４２の部分を配置できるので高温
による磁石等の性能劣化の恐れも少なく、確実な
性能が得やすい状況を得れる。

〔発明の効果〕

以上の如く、本発明によれば、二次冷却系と蒸
気発生系とをコンパクトに纏めた上に一次冷却系
においても一次冷却材の駆動ポンプと中間熱交換
器との機能をコンパクトに集約できるので、従来
よりも一層集約された原子炉プラントが提供でき
るという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による高速増殖型原
子炉の縦断面図、第２図は第１図のＡ−Ａ矢視よ
り見た主要機器の平面レイアウト図、第３図は第
１図で採用した電磁フローカプラーの縦断面図で
あつて第４図のＢ−Ｂ矢視に相当する図、第４図
は第３図のＣ−Ｃ矢視図、第５図は第３図のＤ−
Ｄ矢視図である。 １……一次容器、３……炉心部、４……隔壁、
５……ホツトプレナム、６……コールドプレナ
ム、７……電磁フローカプラー、８……フラン
ジ、９，１０，１１……ルーフスラブ、１２……
一次冷却材、１４，１８……カバーガス、１５…
…二次容器、１６……二次冷却材、１９……駆動
ポンプ、２０……蒸気発生器、２１……吸い込み
口、２２……吐出口、２３，２６，２８，２９，
４８……配管、２５……二次冷却材入口、３０…
…伝熱管、３１……コンクリート構造物、３２…
…保温材、４１……内周磁極、４２……外周磁
極、４５……伝熱面、４６……一次流路、４７…
…二次流路、５０……上部リングヘツダー、５１
……下部リングヘツダー。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 炉心と一次冷却材とを内蔵した一次容器と、
   前記一次容器内をホツトプレナムとコールドプレ
   ナムとに区画する隔壁と、前記一次容器を内包す
   る二次容器と、前記一次と二次の両容器間隔間に
   いれた二次冷却材と二次冷却材の駆動ポンプと蒸
   気発生器とを備え、前記両容器間隔間を前記二次
   冷却材の流路とした原子炉において、前記コール
   ドプレナム内であつて前記炉心の外周囲に、一次
   流路と二次流路とを備え前記両流路間の伝熱面を
   備えた電磁フローカプラーを設け、前記駆動ポン
   プの吐出口と前記二次流路の入り口とを配管にて
   連通し、前記二次流路の出口と前記蒸気発生器の
   二次冷却材入り口とを配管にて連通し、前記一次
   流路の入り口を前記ホツトプレナムに、出口を前
   記コールドプレナムにそれぞれ連通し、前記駆動
   ポンプの吸い込み口と前記蒸気発生器の二次冷却
   材出口とを前記両容器間隔間に連通したことを特
   徴とした高速増殖型原子炉。 ２ 特許請求の範囲の第１項において、前記二次
   容器の下部形状を二段湾曲形状として、一次容器
   の底部湾曲部と前記二次容器の底部湾曲部との間
   隔を他部よりも狭い前記容器間隔間としたことを
   特徴とした高速増殖型原子炉。 ３ 特許請求の範囲の第１項において、前記各配
   管を一次容器の垂直壁を貫通させて一次容器内と
   二次容器内とに通したことを特徴とした高速増殖
   型原子炉。 ４ 特許請求の範囲の第１項において、二次容器
   の底部と二次容器外周部の構造物との間に保温手
   段を原子炉運転時の温度状態で二次容器にフイト
   するように設けたことを特徴とした高速増殖型原
   子炉。 ５ 特許請求の範囲の第１項において、前記原子
   炉は容器の上方をルーフランプで覆う炉型であつ
   て、一次容器の上部をフランジにし、前記フラン
   ジを前記ルーフスラブにはめこんで前記一次容器
   を二次容器内に位置決めしたことを特徴とした高
   速増殖型原子炉。