JPH07117591B2 - 原子炉プラント - Google Patents

原子炉プラント

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JPH07117591B2
JPH07117591B2 JP62059739A JP5973987A JPH07117591B2 JP H07117591 B2 JPH07117591 B2 JP H07117591B2 JP 62059739 A JP62059739 A JP 62059739A JP 5973987 A JP5973987 A JP 5973987A JP H07117591 B2 JPH07117591 B2 JP H07117591B2
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coolant
pipe
heat exchanger
reactor vessel
pump
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隆平 川部
重広 下屋敷
正剛 山川
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野) 本発明は原子炉プラントに係り、特に冷却材を原子炉容
器内外間に循環させる冷却材循環系に二重配管及びポン
プ一体型の熱交換器を設け、配管の熱膨張を吸収し、冷
却材循環系の物量を削減するのに好適な液体金属冷却型
の原子炉プラントに関するものである。
〔従来の技術〕
従来の冷却材配管を二重管とするこの種原子炉プラント
は、仏特許第814,304号に記載してあるように、第8図
に示す如く、一次系高温冷却材を流す内管3、低温冷却
材を流す外管4、炉心2にて発生し、輸送される熱を二
次系冷却材に伝達する熱交換器5、冷却材を原子炉容器
1内外間に循環させるポンプ6及び熱交換器5とポンプ
6をつなぐ配管11からなる冷却材循環系を備えている。
この冷却材循環系は、原子炉容器1から高温の冷却材を
二重管内管3にて取り入れる必要上、その内管3は原子
炉容器1を貫通して自由液面8の下位の冷却材中に開口
し、開口端部は貫通部周囲で原子炉容器1の内側に拘束
されている。熱交換器5においては、内管3は伝熱管12
の上部支持板及び下部支持板に拘束されている。また、
低温冷却材が流れる外管4は、原子炉容器1の貫通部及
び熱交換器5の容器に拘束され、原子炉容器1の内側に
て炉心2の入口に至る垂直部は全長にわたつて原子炉容
器1に拘束されている。かかる原子炉プラントにおい
て、原子炉出力の上昇にともなつて冷却材温度が上昇
し、内管3及び外管4が熱膨張するとエルボ部及び拘束
部に大きな応力が生じ、内管3及び外管4を破損する恐
れがある。原子炉容器1を貫通する二重管は、貫通部に
おいて冷却材バウンダリを形成するので、特に貫通部で
外管4が破損すると原子炉容器1内の冷却材の漏出を生
ずる。そこで、熱膨張による応力を吸収することが必要
であるが、上記の従来原子炉プラントでは、原子炉容器
1内において内管3及び外管4が原子炉容器1に拘束さ
れているため、熱膨張による応力を吸収することができ
ないという問題があつた。
また、ポンプ6は耐高温性の問題から低温冷却材流路の
途中に設けることが必要になる。上記従来原子炉プラン
トでは、低温冷却材が熱交換器5内の上部プレナム13を
介して外管4へ流れる。低温冷却材流路の一部である上
部プレナム13にポンプ6を設けることは、上部プレナム
13の容量が大きいこと、熱交換器5における外管4の開
口部の径が外管4の内側に内管3を有する構造のため大
きく、また、開口部がリング状であることから低温冷却
材を有効に外管4に流すことができない。従つて上記従
来原子路プラントでは、上記プレナム13に仕切板14を設
け、仕切板14の上下位置から熱交換器5の外側に配管11
を引き回し、その途中にポンプ6を設ける構成としてい
る。冷却材配管を比重管で構成することは、冷却材循環
系の構成要素の物量を減らし、冷却材循環系の占める面
積を小さくして原子炉プラントを小型にし安価にするこ
とにある。しかるに上記従来原子炉プラントでは、熱交
換器5とポンプ6を別々に設置し、この間を配管11でつ
ないでいる分だけ物量及び占有面積が減らず、コストを
高くするという問題がある。また、ポンプ6を二重管の
途中に設置する方法があるが、この場合も外管4とポン
プ6の間に配管引き回しが必要となり、しかも、配管構
成が複雑となり、物量及び占有面積の減少に寄与せず、
コスト高になるという上記同様の問題がある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
上記従来技術は、二重管における熱膨張による応力の吸
収について配慮されておらず、安全性の問題があり、ま
た、冷却材循環系の途中に設けられるポンプの出入口に
二重管と別の冷却材配管を引き回すため、冷却材循環系
の物量及び表面積を減少して原子炉プラントを小型化す
る点について配慮がされておらず、コスト高の問題があ
つた。
本発明の目的は、冷却材循環系の配管を二重管のみとす
ることができ、しかも、熱膨張による応力を吸収でき、
さらに、ポンプと熱交換器を一体にした二重管構成の冷
却材循環系として二重管の破損を防止し、冷却材循環系
の物量及び占有面積を減少できる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〕
上記目的を達成するために、ポンプを熱交換器胴内の冷
却材流路中に設置し、原子炉容器と上記熱交換器をつな
ぐ冷却材循環系の冷却材配管を二重管として上記原子炉
容器を貫通させ、冷却材の自由液面より上位の気相中に
至らしめ、貫通部で上記原子炉容器とベローズでつなが
れている外管を自由液面を有する気相空間の液面の下位
で開口させ、内管を上記外管の当該開口部内側を通して
炉心入口につながる構成とした。
〔作用〕
外管は、原子炉容器貫通部でベローズにより原子炉容器
につながつており、原子炉容器の気相部を経て冷却材中
に開口している。それによつて、外管の水平方向の熱膨
張はベローズにより吸収され、垂直方向については開口
部が拘束されていないので自由度が大きく、応力を生ず
ることがない。また、ベローズは原子炉容器内の気相に
接しており、冷却材バウンダリとなつていない。このた
め、仮に、貫通部においてベローズが破損しても原子炉
容器内の冷却材が漏出することはない。
内管は、全長に両端において熱交換器と炉心入口で拘束
されており、熱交換器と貫通部の間は水平、貫通部と炉
心入口の間は垂直となつている。それによつて、水平方
向及び垂直方向に自由度があり、熱膨張による伸びを吸
収でき、大きな応力を生じない。
また、熱交換器において高温冷却材が流れる外側流路と
外管をつなぎ、低温冷却材が流れる中心流路と内管をつ
なぎ、低温冷却材流路である中心流路にポンプを設置し
た。それにより、ポンプ出入口配管が不要となるので、
冷却材循環系の物量及び占有面積を減少できる。
〔実施例〕
以下本発明を第1図〜第7図に示した実施例を用いて詳
細に説明する。
第1図は本発明の原子炉プラントの一実施例を示す構成
図である。第1図の特徴は、機械式の無液面型のポンプ
6を熱交換器5の中心流路の途中に設置し、原子炉容器
1と熱交換器5をつなぐ冷却材配管を、内管3に低温冷
却材を流し、外管4に高温冷却材を流す二重管として原
子炉容器1を貫通させ、冷却材の自由液面8より上位の
気相中に至らしめ、貫通部で原子炉容器1と外管ベロー
ズ7でつながれている外管4を自由液面8を有する気相
空間の液面の下位で開口させ、内管3を外管4の当該開
口部内側を通して炉心入口につなげた点にある。
このような原子炉プラント構成により、内管3及び外管
4の水平方向、垂直方向の熱膨張が吸収でき、冷却材配
管の拘束部、エルボ部の応力を軽減できる。また、外管
4は貫通部で原子炉容器1内において冷却材バウンダリ
とならないので、ベローズ7が仮に破損しても原子炉容
器1内の冷却材を漏出することはない。さらに、冷却材
配管を原子炉容器1と熱交換器5をつなぐ二重配管のみ
とし、ポンプ6と熱交換器5を一体にしたことで、この
原子炉プラント構成要素の物量及び占有面積を減少する
ことができる。
第2図は本発明の他の実施例を示す構成図で、第1図と
同一部分は同じ符号で示してある。本実施例の特徴は、
二重管内管3を原子炉容器1外の水平部途中で内管ベロ
ーズ9によりつないだ点にある。この内管ベローズ9を
設けることにより、内管3の水平方向及び垂直方向の熱
膨張を吸収し、内管ベローズ9のない第1図の実施例に
比較してより大きな応力軽減ができ、安全性を向上でき
る。
本発明のさらに他の実施例を第3図に示す。本実施例の
特徴は、二重管内管3の原子炉容器1外の水平部途中及
び原子炉容器1内の垂直部途中に摺動可能な嵌合部15,1
6を設けた点にある。二重管外管4には同じ一次冷却材
が流れるので、嵌合部15に多生の多少の漏えいがあつて
もかまわない。この嵌合部15,16を設けることにより、
内管3の水平方向の熱膨張が嵌合部15にて吸収でき、垂
直方向の熱膨張が嵌合部16にて吸収できるため、第2図
の実施例と同様、より大きな応力軽減効果があり、安全
性を向上できる。
第4図は本発明のさらに他の実施例を示す電磁ポンプを
用いたポンプ一体型熱交換器の概略図である。本実施例
は第1図〜第3図の実施例における熱交換器5とポンプ
6に係るもので、本実施例の特徴は、熱交換器5内の中
心流路の途中に電磁ポンプ17を設置した点にある。電磁
ポンプ17を設置することにより、第1図〜第3図の実施
例における機械的ポンプ6のようなポンプ軸及びポンプ
軸上部で冷却材と接する軸受がなくなり、軸受からの冷
却材漏出の恐れがないため、安全性が向上する。
第5図は本発明のさらに他の実施例を示す熱交換器の概
略図である。第1図〜第4図の実施例では、伝熱管12に
おいて一次系冷却材を管側に流し、二次系冷却材を胴側
に流すようにしてあるが、本実施例においては、伝熱管
12において、一次系冷却材を胴側に流し、二次系冷却材
をヘリカルコイルとした管側に流すようにしてある。従
来のヘリカルコイルを用いた熱交換器では、中央の部分
に無駄な空間が生じるが、本実施例の構造とすることに
より、極めてコンパクトな配置が可能となる。
次に、本発明のさらに他の実施例を第6図に示す。本実
施例は第1図〜第3図の実施例における熱交換器5とポ
ンプ6に係るもので、本実施例では、電磁フローカプラ
を用いた本発明の出願人が出願した特開昭61−29688号
公報の熱交換装置の構造を変えて、本発明の二重管構造
の冷却材配管に適合するようにしたポンプ一体型の熱交
換装置としてある。第6図は電磁フローカプラを用いた
熱交換装置の一実施例を示す概略図であり、第7図は第
6図のA−A線断面図である。一次系の高温冷却材が流
れる流路と二次系の出入口配管10を通じて冷却材が流れ
る二次系流路とを交互に配列してなる環状の伝熱流路20
にコイル18と導電体19により放射状磁場を与え、一次系
流路において電磁気ジエネレータとして作用させ、二次
系流路において電磁ポンプとして作用するように構成し
た。このように構成することにより、熱交換に必要な伝
熱壁と電磁フローカプラの境界壁を兼用するポンプとす
ることができる。熱交換により低温となつた一次系冷却
材が、熱交換器5内の中心流路を経て内管3へと流れ
る。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、原子炉容器内に
冷却材の自由液面を有し、かつ、冷却材を原子炉容器内
外間に循環させるためのポンプと冷却材配管と熱交換器
からなる冷却材循環系を備えた原子炉プラントにおい
て、熱膨張を吸収できる二重管の冷却材配管とポンプ一
体型の熱交換器を設けることにより、内外管の拘束部及
びエルボ部の応力を軽減でき、また、冷却材循環系の構
成要素の物量及び占有面積を減少でき、小型な原子炉プ
ラントとすることができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原子炉プラントの一実施例を示す構成
図、第2図は本発明の他の実施例を示す第1図に相当す
る構成図、第3図は本発明のさらに他の実施例を示す第
1図に相当する構成図、第4図は本発明のさらに他の実
施例を示す電磁ポンプを用いたポンプ一体型熱交換器の
概略図、第5図は本発明のさらに他の実施例を示す熱交
換器の概略図、第6図は電磁フローカプラを用いた熱交
換装置の一実施例を示す概略図、第7図は第6図のA−
A線断面図、第8図は従来の原子炉プラントの構成図で
ある。 1……原子炉容器、2……炉心、3……二重管内管、4
……二重管外管、5……熱交換器、6……ポンプ、7…
…外管ベローズ、8……自由液面、9……内管ベロー
ズ、15……内管水平嵌合部、16……内管垂直嵌合部、17
……電磁ポンプ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 下屋敷 重広 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社日 立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 山川 正剛 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社日 立製作所エネルギー研究所内 (72)発明者 栗原 国寿 茨城県日立市森山町1168番地 株式会社日 立製作所エネルギー研究所内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】炉心を包囲する原子炉容器内に前記炉心よ
    り上位に冷却材の自由液面を有し、前記冷却材を前記原
    子炉容器内外間に循環させるためのポンプ及び冷却材配
    管を含む冷却材循環系を備え、該冷却材循環系の途中で
    前記炉心にて発生し前記冷却材で輸送される熱を伝達す
    る熱交換器を具備する原子炉プラントにおいて、前記ポ
    ンプを前記熱交換器胴内の冷却材流路中に設置し、前記
    原子炉容器と前記熱交換器をつなぐ前記冷却材循環系の
    冷却材配管を二重管として前記原子炉容器を貫通させ、
    前記冷却材の自由液面より上位の気相中に至らしめ、前
    記二重管の外側の管を前記自由液面を有する気相空間の
    液面の下位で開口させ、内側の管を前記外側の管の開口
    部内側を通して前記路心入口に接続したことを特徴とす
    る原子炉プラント。
  2. 【請求項2】前記二重管は、前記原子炉容器貫通部で前
    記外側の管を前記原子炉容器とベローズで継いである特
    許請求の範囲第1項記載の原子炉プラント。
  3. 【請求項3】前記二重管の前記原子炉容器外側の水平部
    において、前記内側の管がベローズでつないである特許
    請求の範囲第1項または第2項記載の原子炉プラント。
  4. 【請求項4】前記二重管の前記原子炉容器外側の水平部
    の前記内側の管及び前記原子炉容器内部の垂直方向の前
    記内側の管がともに摺動可能な嵌合配管としてある特許
    請求の範囲第1項または第2項記載の原子炉プラント。
  5. 【請求項5】前記熱交換器は、外側シユラウドと内側シ
    ユラウドの間に伝熱管を有し、前記炉心からの高温冷却
    材を前記伝熱管にて熱を伝達して低温冷却材とし、該低
    温冷却材流路である前記内側シユラウドの内側に前記ポ
    ンプを設けてある特許請求の範囲第1項または第2項ま
    たは第3項または第4項記載の原子炉プラント。
  6. 【請求項6】前記熱交換器の伝熱管は、一次系冷却材流
    路を胴側とし、二次系冷却材流路を管側としてある特許
    請求の範囲第1項または第2項または第3項または第4
    項または第5項記載の原子炉プラント。
  7. 【請求項7】前記ポンプが電磁フローカプラを用いたも
    のである特許請求の範囲第1項または第2項または第3
    項または第4項記載の原子炉プラント。
  8. 【請求項8】前記熱交換器が電磁フローカプラの機能を
    備えたものである特許請求の範囲第1項または第2項ま
    たは第3項または第4項記載の原子炉プラント。
JP62059739A 1987-03-14 1987-03-14 原子炉プラント Expired - Lifetime JPH07117591B2 (ja)

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JPS63225196A JPS63225196A (ja) 1988-09-20
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