JPH08189980A - ループ型高速炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】定常運転状態での自由液面からのカバーガスの
巻き込みを防止するとともに、炉心および構造材の健全
性を確保する。 【構成】中間熱交換器容器７内に中間熱交換器８を設置
し、この中間熱交換器８の下部に水平方向の隔壁９を設
け、中間熱交換器８の上部外周面を覆うようにして蓋12
を貫通したフローシュラウド14を設け、このフローシュ
ラウド14の下端部外周面を覆うようにして水平多孔板32
を設け、この水平多孔板32と隔壁９を貫通して筒体33を
設け、この筒体33内に液面貫通機器20を挿入する。筒体
33は液面貫通機器20を包囲し、上端が通常運転時の液体
金属液位15より上方で、かつ停止時の液体金属液位16よ
り下方になるようにして開口し、下端が隔壁９の下部プ
レナム領域に開口している。水平多孔板32により液面の
揺動とガスの巻き込みを抑制し、筒体33により中間熱交
換器８内への熱応力を低減する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、中間熱交換器容器での
冷却材の変動・波立ちを抑制し、ガスの巻き込みを防止
したループ型高速炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】ループ型高速炉は、図14に概略的に示し
たように炉心４および炉心上部構造26を内蔵する原子炉
容器１からなる原子炉Ａと、中間熱交換器８を内蔵する
中間熱交換器容器７からなる中間熱交換装置Ｂと、ポン
プ22を内蔵するポンプ容器21からなるポンプ装置Ｃとに
より構成されている。

【０００３】高速炉の冷却材には液体金属ナトリウム
（以下、単にナトリウムと記す）２が使用される。ナト
リウム２は高温ナトリウム２ａと低温ナトリウム２ｂと
があり、原子炉容器１内の炉心４はポンプ22によって送
り込まれた低温ナトリウム２ｂで冷却される。炉心４を
冷却して高温になった高温ナトリウム２ａは、中間熱交
換器８で二次系冷却材のナトリウムと熱交換したのち、
低温ナトリウム２ｂとなって再びポンプ22により炉心４
へ送り込まれる。

【０００４】このループ型高速炉について図14により詳
しく説明すれば、図14において、原子炉容器１内には冷
却材であるナトリウム２とカバーガス３が収納され、炉
心４が設置されている。炉心上部プレナム５から逆Ｕ字
状のホットレグ配管６により中間熱交換器容器７と連結
されており、中間熱交換器容器７は中間熱交換器８を内
蔵している。

【０００５】中間熱交換器容器７は隔壁９で仕切られた
低温プレナム10を有しており、低温プレナム10からポン
プ容器21と逆Ｕ字状のミドルレグ配管11により連結され
ている。ポンプ容器21はポンプ22を内蔵し、逆Ｕ字状の
コールドレグ配管24を介して原子炉容器１内の炉心下部
プレナム25に戻る構成となっている。

【０００６】このような構成による冷却材の流れは、コ
ールドレグ配管24を介してポンプ容器21から原子炉容器
１内の炉心下部プレナム25に送り込まれた低温ナトリウ
ム２ｂが炉心４を冷却する。炉心４を冷却して高温とな
った高温ナトリウム２ａは、炉心上部プレナム５からホ
ットレグ配管６を介して中間熱交換器容器７に流入し、
熱交換器８に導かれる。

【０００７】中間熱交換器８内に流入した高温ナトリウ
ム２ａは図示していない多数本の伝熱管内を通り伝熱管
の外側を流れる二次系ナトリウムと熱交換して低温とな
る。低温となった低温ナトリウム２ｂはポンプ22により
吸引され低温プレナム10からミドルレグ配管11を介して
ポンプ容器21内に流入してさらに冷却され、コールドレ
グ配管24を通して再び原子炉容器１へと送り込まれ炉心
４に流入する。このように炉心４の熱は、ホットレグ配
管６から流れるナトリウムと中間熱交換器８によって二
次系ナトリウムへと伝えられる。

【０００８】次に、中間熱交換器容器７内での高温ナト
リウム２ａの流れを図14から図16により説明する。図15
は中間熱交換器容器７およびその内部の縦断面図を示し
たものであり、図16は図15のうち隔壁９の上面から蓋12
の下面部分の上面図と透視図で、図16（ａ）は上面図
で、同（ｂ）は透視図である。

【０００９】図14から16において、ホットレグ配管６か
ら中間熱交換器容器７の隔壁９の上部に流入した高温ナ
トリウム２ａは、図15および図16で示すフローシュラウ
ド14と中間熱交換器８の隙間18を通り、流入窓13から中
間熱交換器８の内部へ流入する。

【００１０】中間熱交換器８の内部で二次系ナトリウム
配管17から流入する低温の二次系ナトリウムと熱交換し
たのち、低温となった低温ナトリウム２ｂは中間熱交換
器８の下部から低温プレナム10に流出し、ここからポン
プ22によりポンプ容器21に流出される流れとなる。

【００１１】ホットレグ配管６から流出した高温ナトリ
ウム２ａは隔壁９上面に衝突した後、図16（ｂ）に示し
たように大略してそのまま中間熱交換器８に沿って隔壁
９上面上を流れ、急に立ち上がって液面に向かう上昇流
となる流れｆ１と、例えばコールドトラップのような液
面貫通機器20またはミドルレグ配管11と中間熱交換器容
器７の壁面との狭いギャップ間を大きな流速で立ち上が
りつつすり抜け、液面に到達する流れｆ２とに分かれ
る。

【００１２】両者は液面付近で相対する水平成分の流れ
となり、図15に示すように衝突して下降流ｆ３を形成す
る。このような複雑な流れを形成しながら高温ナトリウ
ム２ａはフローシュラウド14と中間熱交換器８との隙間
18に流入する。

【００１３】上記のような流動状況によって液面の揺動
が引き起こされる。相対する水平成分の流れが液面を乱
し、その衝突時（あるいは淀みとの衝突でも）渦を形成
し易く、また、下降流ｆ３が生じた際には形成された渦
からカバーガス３（以下、単にガスと記す）を巻き込み
易くする恐れがある。

【００１４】同時に、液面貫通機器またはミドルレグ配
管11と中間熱交換器容器７の壁面との狭いギャップ間を
すり抜ける流れｆ２は液面に噴流として現れ、もぐり込
みを生じさせ易くしており、ここからもガスの巻き込み
が発生し易くなっている。

【００１５】中間熱交換器８で巻き込まれたガスはポン
プ容器21を通って原子炉容器１に循環し、炉心下部プレ
ナム25から炉心４へ運ばれる、炉心４にガスが入り込む
と、冷却材と同時に中性子の減速材でもあるナトリウム
がガスの部分だけ局所的に無くなるため、原子炉の反応
度が変化する。

【００１６】一般に、高速炉の炉心はガスのような空隙
が冷却在中に大量に生じると反応が激しくなる性質を有
しており、その場合は原子炉を停止しなければならず、
原子炉の安全上の課題となる。

【００１７】

【発明が解決しようとする課題】そこで、中間熱交換器
容器７内でガスを巻き込まないようにするため、図17に
示すように運転中液位15から下側にガスを巻き込むこと
を防止するガス巻き込み防止板（以下板と記す）19を設
置することが考えられている。この板19を設置した場
合、液面からガスの巻き込みは防止できる。

【００１８】しかしながら、停止時に板19の上下に温度
差がついたままの状態が長く続き、中間熱交換器容器７
およびフローシュラウド14，コールドトラップ等の液面
貫通機器20に軸方向の温度差による熱応力が発生し、各
種機器類の構造健全性を損なう課題がある。

【００１９】この現象をもう少し詳しく説明する。ま
ず、運転中は隔壁９から上面の部分は熱伝導により高温
ナトリウム２ａとほぼ等しい温度になっている。原子炉
が運転を停止した場合、まずポンプの出力を低下し流量
を少なくする。これは原子炉が停止しても燃料からの崩
壊熱が完全に出なくなるわけではないため、これを除熱
する冷却材を流す必要があるためであり、崩壊熱を除去
しながらメンテナンス等のために系の温度を下げていく
ものである。

【００２０】ポンプの出力が小さくなり、冷却材の流量
が減少すると系の圧力損失が減少するため、まず、中間
熱交換器容器７内の液位が上昇する。その後、中間熱交
換器８で冷却された低温ナトリウム２ｂは原子炉１の炉
心４を通って再び中間熱交換器容器７内へ戻ってくる。

【００２１】このとき、ナトリウム２は炉心４の発熱が
小さくなっているため、本来の高温ナトリウム２ａは、
低温のナトリウムとなって戻ってくる。したがって、中
間熱交換器容器７の隔壁９の上部に溜まっている高温ナ
トリウム２ａは下側から除去に低温になっていく。

【００２２】ところが、ホットレグ配管６から流入する
低温のナトリウムは板19が障害となり、板19の上面のナ
トリウムと混合しにくいため、板19の上面と混ざること
なくフローシュラウド14と中間熱交換器８の間から流入
窓13に入り、中間熱交換器８，下部の低温プレナム10，
ミドルレグ配管11を通過してポンプ容器21へ流出してし
まう。

【００２３】そのため、熱伝導により除熱されるまで板
19の上部が高温で下部が低温という温度状態になる。こ
のような冷却材の温度分布に従い中間熱交換器容器７等
は板19の上下の部分で軸方向に急峻な温度勾配がつくこ
とになり、それにより大きな熱応力が発生することにな
る欠点が生じる。

【００２４】この欠点を解決するために、板19に単に孔
をあけた場合、孔径が小さければそこでの圧力損失が大
きく、また、上下の冷却材混合を進める力が働かないた
め、混合は促進されない。また、孔径を大きくすると、
停止時の板19の上下の混合は促進されるが、運転中の冷
却材の上昇流が孔を通して液面まで影響を及ぼし、本来
の目的である液面の揺動を抑制しガスの巻き込みを防止
する効果が発揮できないという課題がある。

【００２５】本発明は上記課題を解決するためになされ
たもので、上述した流動状況を制御し中間熱交換器容器
内での液面変動や波立ちを抑制してガスの巻き込みを防
止するとともに、ガスの巻き込みを防止する構造を採る
ことにより生じる熱応力を低減して炉心での反応度異常
の防止と、ナトリウム液面に接している中間熱交換器容
器内の機器に対して生じる熱応力を低減を両立し、もっ
て炉心および構造材の健全性を確保し、信頼性の高いル
ープ型高速炉を提供することにある。

【００２６】

【課題を解決するための手段】本発明は原子炉容器内に
炉心および炉心上部構造を有する高速増殖型原子炉と、
この原子炉により加熱された高温液体金属をホットレグ
配管を通して流入し上端が蓋で閉塞された中間熱交換器
容器を有し、かつ、この中間熱交換器容器内に設置され
前記中間熱交換器容器内に流入した前記高温液体金属を
二次液体金属と熱交換して低温に冷却する中間熱交換器
を有する中間熱交換装置と、この中間熱交換装置からミ
ドルレグ配管を通して低温液体金属を流出し前記原子炉
へコールドレグ配管を通して前記低温液体金属を流入す
るポンプを内蔵したポンプ装置とを具備したループ型高
速炉において、前記中間熱交換装置は前記中間熱交換器
容器内を上下方向に高温プレナム領域と低温プレナム領
域に区分する隔壁を有し、この隔壁より上方の水平方向
に水平多孔板を有し、この水平多孔板を貫通した貫通孔
から立設しかつ前記蓋を貫通して前記中間熱交換器の上
部外側を包囲するフローシュラウドを有し、前記隔壁と
前記水平多孔板とを貫通して取着され、かつ液面貫通機
器を挿入する筒体を有し、この筒体は上端が通常運転時
の液体金属液位より上方で、かつ停止時の液体金属液位
より下方になるようにして開口し前記筒体の下端が前記
隔壁の下部プレナム領域に開口してなることを特徴とす
る。

【００２７】また、本発明は原子炉容器内に炉心および
炉心上部構造を有する高速増殖型原子炉と、この原子炉
により加熱された高温液体金属をホットレグ配管を通し
て流入し上端が蓋で閉塞された中間熱交換器容器を有
し、かつ、この中間熱交換器容器内に設置され前記中間
熱交換器容器内に流入した前記高温液体金属を二次液体
金属と熱交換して低温に冷却する中間熱交換器を有する
中間熱交換装置と、この中間熱交換装置からミドルレグ
配管を通して低温液体金属を流出し前記原子炉へコール
ドレグ配管を通して前記低温液体金属を流入するポンプ
を内蔵したポンプ装置とを具備したループ型高速炉にお
いて、前記中間熱交換装置は前記中間熱交換器容器内を
上下方向に高温プレナム領域と低温プレナム領域に区分
する隔壁を有し、この隔壁より上方で前蓋を貫通して前
記中間熱交換器の上部外側面を包囲するフローシュラウ
ドを有し、このフローシュラウドの下部外側面を半周状
に包囲するようにして前記蓋からロッドを介して吊設さ
れた水平板を有し、かつ前記ホットレグ配管の下部に接
続された多孔筒体を有することを特徴とする。

【００２８】

【作用】本発明においては、原子炉運転時には中間熱交
換器容器内の高温液体金属中に設置された水平多孔板に
より、ホットレグ配管から中間熱交換器容器内に流入す
る高温液体金属に起因する液面の揺動が抑制される。

【００２９】一方、原子炉停止時には液面レベルが筒体
の上部まで上昇するため、低温の液体金属が筒体と液面
貫通機器との間の間隙を通って隔壁の下部プレナム領域
に流れ込む。これにより、水平多孔板上部の高温液体金
属は早期に解消される作用が得られる。また、筒体の代
わりに、内筒あるいは連結管によっても同様の作用を得
ることができる。

【００３０】また、本発明においては、原子炉運転時に
はホットレグ配管に接続される円筒で高温液体金属の流
れが中間熱交換器容器の周方向に整流されるとともに、
液体金属中に設置された水平板により、円筒から流入す
る高温液体金属に起因する液面の揺動が抑制される。

【００３１】一方、原子炉停止時には前記水平板が中間
熱交換器容器を部分的にしか覆っていないため、内部の
高温液体金属の上下方向の混合は比較的良好となる作用
を得ることができる。

【００３２】

【実施例】図１により本発明に係るループ型高速炉の第
１の実施例を説明する。なお、この第１の実施例は図14
で説明した従来例のループ型高速炉において、原子炉Ａ
とポンプ装置Ｃについては本質的に変わる部分がなく、
中間熱交換装置Ｂが従来例と異なっているので、従来例
の原子炉Ａとポンプ装置Ｃの説明は省略し、本実施例の
中間熱交換装置について同一部分には同一符号を付して
説明する。また、冷却材の液体金属については液体金属
ナトリウム（以下、ナトリウムと記す）の例で説明す
る。

【００３３】図１において、符号７で示す中間熱交換器
容器は上端開口が蓋12により閉塞されており、内部に中
間熱交換器８が隔壁９を貫通して設けられている。隔壁
９は中間熱交換器容器７内の下方に水平方向に設けられ
ている。

【００３４】隔壁９の下方は低温ナトリウム２ｂが流入
する低温プレナム10の領域となっており、隔壁９の上方
は高温ナトリウム２ａが図14で示したホットレグ配管６
から流入する高温プレナム領域となっている。高温プレ
ナム領域の高温ナトリウム２ａの上方はカバーガス３に
よって覆われている。

【００３５】中間熱交換器８には、上部側面に高温ナト
リウム２ａが流入する複数個の流入窓13が設けられ、上
端に二次系ナトリウム配管17が接続され、下端に高温ナ
トリウム２ａと熱交換した低温ナトリウム２ｂが流出す
る流出口（図示せず）が設けられている。

【００３６】中間熱交換器８には上部側面を包囲し、隙
間を有して蓋12を貫通したフローシュラウド14が設けら
れている。フローシュラウド14の下端部外周面を覆うよ
うにして水平方向に目皿状水平多孔板32が設けられてい
る。水平多孔板32は中間熱交換器８を囲んで蓋12から吊
り下げられ中間熱交換器容器７の内部水平方向全面を覆
い、通常運転時の液体金属（ナトリウム）液位15より下
方に設けられる。

【００３７】また、中間熱交換器容器７内には図16で示
した蓋12を貫通して隔壁９の上面近傍まで延在する例え
ばコールドトラップ等の液面貫通機器20が設けられてい
る。この液面貫通機器20を包囲するようにして筒体33が
隔壁９から運転時の液体金属液位15まで延在して設けら
れている。

【００３８】この筒体33の下端は隔壁９を貫通して取り
付けられ低温プレナム10に開口している。一方、筒体33
の上端は運転時の液体金属液位15より上方で、かつ破線
で示す停止時の液体金属液位16より下方になるようにし
て開口している。なお、図示してないが、ホットレグ配
管６とミドルレグ配管11に蓋12に設けられている。

【００３９】しかして、上記構成の第１の実施例におい
ては、図14に示したホットレグ配管（流入配管）６から
中間熱交換器容器７内の隔壁９の上方に流入した高温ナ
トリウム２ａはフローシュラウド14と中間熱交換器８の
隙間を通り流入窓13から中間熱交換器８の内部へ流入す
る。

【００４０】中間熱交換器８の内部で二次ナトリウム配
管17から流入する低温の二次系ナトリウムと熱交換した
のち、低温となった低温ナトリウム２ｂは中間熱交換器
８の下部から低温プレナム10に流出し、ここから図14に
示したポンプ22によりポンプ容器21へ流出される流れと
なる。

【００４１】ホットレグ配管６から流出したナトリウム
２は隔壁９上面に衝突した後、大略してそのまま中間熱
交換器８に沿って隔壁９上面上方を流れ、急に立ち上が
って液面に向かう上昇流となる流れと、液面貫通機器20
あるいはミドルレグ配管11と中間熱交換器容器７の壁面
との狭いギャップ間を大きな流速で立ち上がりながらす
り抜け、液面に到達する流れとに分かれ、両者は水平多
孔板32の下面付近で相対する水平成分の流れとなり、衝
突して下降流を形成するが、液面との影響は無いため液
面の揺動、ガスの巻き込みは抑制される。

【００４２】一方、原子炉停止時には液面レベルが筒体
33の上部まで上昇するため、低温のナトリウムが筒体33
と液面貫通機器20との間の間隙を通って隔壁９の下部領
域に流れ込む。これにより、水平多孔板32上部の高温の
ナトリウムは早期に解消される作用が得られる。

【００４３】しかして、第１の実施例によれば、運転時
には液面の揺動，ガスの巻き込みを防止し、かつ停止時
には液体ナトリウムの上下温度差を小さくして機器に発
生する熱応力を低減することができる。

【００４４】つぎに、図２により本発明の第２の実施例
を説明する。この第２の実施例は第１の実施例に準じた
ものであり、したがって、図２中、図１と同一部分には
同一符号を付して重複する部分の説明は省略する。

【００４５】この第２の実施例が第１の実施例と異なる
点は、筒体33の代りに隔壁９と水平多孔板32の外径を若
干狭め、水平多孔板32と隔壁９の外面に沿って当接する
内筒31を設けたことにある。この内筒31の外面と中間熱
交換器容器７の内面との間に筒状隙間41を有している。
この内筒31は上端が運転時の液体金属液位15より上方で
停止時の液体金属液位より下方に開口しており、下端は
隔壁９の下面まで延在している。

【００４６】この第２の実施例によれば、内筒31は通常
運転中、上部が液体金属の上面に突出し、停止時は上部
が液体金属中に入るような構造とすることができるた
め、第１の実施例と同様な作用効果を得ることができ
る。

【００４７】つぎに、図３により本発明の第３の実施例
を説明する。この第３の実施例は第１の実施例に準じた
ものであり、したがって、図３中、図１と同一部分には
同一符号を付して重複する部分の説明は省略する。

【００４８】この第３の実施例が第１の実施例と異なる
点は、筒体33の代りに連通管35を設けたことにある。す
なわち、図３に示したように連通管35は隔壁９と水平多
孔板32を貫通して設けられており、連通管35の上端は運
転時の液体金属液位15より上方で、停止時の液体金属液
位16より下方に開口している。一方、連通管35の下端は
隔壁９を貫通し、下面は低温プレナム10と連通して開口
している。

【００４９】この第３の実施例によれば、連通管35は、
運転中は上部が液体金属の上面に突出し、停止時は上部
が液体金属中に位置するような構造とすることができる
ため、第１の実施例と同様な作用効果を得ることができ
る。

【００５０】つぎに、図４（ａ），（ｂ）により本発明
の第４の実施例を説明する。図４（ａ）は中間熱交換器
容器７の蓋12を取り外してその容器７内を上方から見た
上面図で、同（ｂ）は（ａ）における中間熱交換装置を
一部側面で示す縦断面図である。なお、この第４の実施
例は図14で説明した従来例のループ型高速炉において、
原子炉Ａとポンプ装置Ｃについては本質的に変わる部分
がなく、中間熱交換装置Ｂが従来例と異なっているの
で、従来例の原子炉Ａとポンプ装置Ｃの説明は省略し、
本実施例の中間熱交換装置について図１と同一部分には
同一符号を付して説明する。

【００５１】図４において、符号７で示す中間熱交換器
容器は上端開口が蓋12により閉塞されており、内部に中
間熱交換器８が隔壁９を貫通して設けられている。隔壁
９は中間熱交換器容器７内の下方に水平方向に設けられ
隔壁９の下方は低温ナトリウム２ｂが流入する低温プレ
ナム10の領域となっており、隔壁９の上方は高温ナトリ
ウム２ａがホットレグ配管６から流入する高温プレナム
領域となっている。

【００５２】ホットレグ配管６は蓋12を貫通し、下部に
多孔筒体39が接続されている。この多孔筒体39の下端は
隔壁９の上面より若干上方に位置している。多孔筒体39
の小孔は図４（ａ）中ホットレグ配管６中に点線で示す
水平板38の方向に多数形成されている。高温プレナム領
域の上方はカバーガス３によって覆われている。

【００５３】中間熱交換器８は上部側面に高温ナトリウ
ム２ａが流入する流入窓13が設けられ、上端に二次系ナ
トリウム配管17が接続され、下端に高温ナトリウム２ａ
と熱交換した低温ナトリウム２ｂが流出する流出口が設
けられている。中間熱交換器８の上部側面を包囲し、蓋
12を貫通してフローシュラウド14が設けられる。

【００５４】フローシュラウド14の下端部外周面を覆う
ようにして水平方向に半円状水平板38が３本のロッド26
を介して蓋12から吊り下げられている。３本のロッド36
の上端はそれぞれ蓋12の下面に接続して支持されてい
る。

【００５５】また、蓋12を貫通して中間熱交換器容器７
の外部のポンプ容器21にナトリウムを流出するミドルレ
グ配管11が設けられている。ホットレグ配管６，ミドル
レグ配管11および液面貫通機器20は周方向に蓋12を貫通
して配置される。水平板38はホットレグ配管６，ミドル
レグ配管11および液面貫通機器20が貫通しない領域のナ
トリウム中に３本のロッド36により蓋12の下面から吊り
下げられ中間熱交換器８を抱きかかえるようにして設け
られている。

【００５６】しかして、上記第４の実施例において、ホ
ットレグ配管（流入配管）６から多孔筒体39を通過して
中間熱交換器容器７内の隔壁９の上部に流入した高温ナ
トリウム２ａは中間熱交換器８と中間熱交換器容器７の
隙間で、水平板38の下部領域に向かう旋回流を形成しな
がら、フローシュラウド14と中間熱交換器８の隙間を通
り流入窓13から中間熱交換器８の内部へ流入する。

【００５７】中間熱交換器８内で二次系ナトリウム配管
17から流入する低温の二次系ナトリウムと熱交換したの
ち、低温となった低温ナトリウム２ｂは中間熱交換器８
の下部から低温プレナム10に流出し、ここから図14に示
したポンプ22によりポンプ容器21へ流出される流れとな
る。

【００５８】このため、中間熱交換器容器７内では液面
に向かう流れが抑制され、液面の揺動，ガスの巻き込み
は抑制される。一方、原子炉停止時には前記水平板39が
中間熱交換器容器７を部分的にしか覆っていないため、
内部の高温ナトリウム２の上下方向の混合は比較的良好
となる作用を得ることができる。

【００５９】上記第４の実施例によれば、運転時には液
面の揺動，ガスの巻き込みを防止し、かつ、停止時には
液体ナトリウムの上下温度差を小さくして機器に発生す
る熱応力を低減することができる。

【００６０】つぎに、図５から図８により本発明に係る
第５から第８の実施例について説明する。この第５から
第８の実施例は第４の実施例に対応するものであり、し
たがって、各実施例については第４の実施例と異なった
要部のみを簡単に説明し、第４の実施例と同一部分には
同一符号を付して重複する部分の説明は省略する。

【００６１】図５は第５の実施例を示したもので、第４
の実施例と異なる点は、第４の実施例では水平板38を中
間熱交換器８の半周に沿って設置する構造であったのに
対して、第５の実施例では図５（ａ）から明らかなよう
に水平板38の設置範囲をホットレグ配管６側に中間熱交
換器８の周方向に沿って１／４周、つまり第４の実施例
における１／２としたことにある。水平板38は２本のロ
ッド36により蓋12から吊り下げられている。なお、この
第５の実施例による作用効果は第４の実施例と同様なの
でその説明は省略する。

【００６２】つぎに、第６の実施例として図６により説
明する。第６の実施例では第４の実施例においてロッド
36を除去し、前記水平板38を中間熱交換器容器７の内周
面から直接受け台40により支持したことにある。受け台
40は中間熱交換器容器７の内面に固定されているため、
水平板38の設置が容易となる利点がある。

【００６３】つぎに、第７の実施例として図７により説
明する。第７の実施例では第５の実施例と同様に前記水
平板38設置範囲を中間熱交換器容器周方向１／４（流入
配管側）とし、第６の実施例に準じて水平板38を容器７
内周から支持してなるものである。この実施例は第６の
実施例と同様の作用効果がある。

【００６４】つぎに、第８の実施例として図８により説
明する。第８の実施例では第４の実施例において前記水
平板38の中間熱交換器容器７側の一部を下方に折り曲げ
て折り曲げ部42を形成し、この折り曲げ部42に対応する
容器７側に上方に折り曲げた上方折曲板43を周方向に設
置し、水平板38の折り曲げ部42が中間熱交換器容器７と
上方折曲板43との間隙に位置するように配置することを
特徴とする。

【００６５】つぎに図９により、本発明の第９の実施例
を説明する。この第９の実施例は第４の実施例に準じた
ものであり、図９では図４と同様に中間熱交換器容器７
内の上面図（ａ）、とその縦断面図（ｂ）を示してい
る。

【００６６】すなわち、図９では原子炉で加熱されてホ
ットレグ配管６から流入する液体金属を内包する中間熱
交換器容器７を主体とし、この中間熱交換器容器７は上
端開口を閉塞する蓋12を有している。この中間熱交換器
容器７内には領域を上下に二分する隔壁９と、原子炉か
ら液体金属が流入し隔壁９の上部領域に開放するホット
レグ配管６と、隔壁９の下部プレナム10の領域に連通
し、隔壁９および12を貫通、容器７の外部に液体金属を
流出するミドルレグ配管11と、容器７内の液体金属と外
部の液体金属の間で熱交換をする中間熱交換器８とを有
している。

【００６７】蓋12の下面からロッド36が支持され、この
ロッド36の下部で中間熱交換器８の半周に沿って、ホッ
トレグ配管６，ミドルレグ配管11，液面貫通機器20が貫
通しない領域の液体金属中に水平板38が取着されてい
る。

【００６８】ホットレグ配管６の下端には隔壁９の上部
液体金属領域への開放部を多孔を有する多孔筒体39が接
続されており、この多孔筒体39の多孔設置範囲を中間熱
交換器容器７と中間熱交換器８の隙間方向としている。

【００６９】しかして、第９の実施例ではホットレグ配
管（流入配管）６から多孔筒体39を通して中間熱交換器
容器７内の隔壁９の上部に流入した高温ナトリウム２ａ
は中間熱交換器８と中間熱交換器容器７の隙間で、水平
板38の下部領域に向かう旋回流を形成しながら、フロー
シュラウド14と中間熱交換器８の隙間を通り流入窓13か
ら中間熱交換器８内へ流入する。

【００７０】中間熱交換器８内に流入した高温ナトリウ
ム２ａは二次系ナトリウム配管17から流入する低温の二
次系ナトリウムと熱交換して低温となり、その低温ナト
リウム２ｂは中間熱交換器８の下部から低温プレナム10
に流出し、ここから図14で示すポンプ22により吸引され
てミドルレグ配管11を通りポンプ容器21へ流出される流
れとなる。

【００７１】このため、中間熱交換器容器７内では液面
に向かう流れが抑制され、液面の揺動，ガスの巻き込み
は抑制される。一方、原子炉停止時には前記水平板38が
中間熱交換器容器７を部分的にしか覆っていないため、
内部の高温ナトリウム２ａの上下方向の混合は比較的良
好となる作用を得ることができる。

【００７２】第９の実施例によれば、運転時には液面の
揺動，ガスの巻き込みを防止し、かつ、停止時には液体
ナトリウムの上下温度差を小さくして機器に発生する熱
応力を低減することができる。

【００７３】つぎに図10から図13により、本発明に係る
第10から第13の実施例について説明する。この第10から
第13の実施例は第９の実施例に対応するものであり、し
たがって、各実施例については第９の実施例と異なった
要部のみを簡単に説明し、第９の実施例と同一部分には
同一符号を付して重複する部分の説明は省略する。

【００７４】つぎに、第10の実施例として図10により説
明する。第９の実施例では水平板38を中間熱交換器８の
半周に沿って設置する構造であったが、第10の実施例で
は第５の実施例と同様に水平板38の設置範囲を中間熱交
換器８の周方向１／４周（ホットレグ配管６側）として
いる。この実施例の作用効果は第９および第５の実施例
に準じている。

【００７５】つぎに、第11の実施例として図11により説
明する。第11の実施例では第６の実施例に準じて水平板
38を中間熱交換器容器７の内周から受け台40により支持
したことにある。なお、受け台40は中間熱交換器容器７
の内面に固定されており、この実施例の作用効果は第９
および第６の実施例に準じている。

【００７６】つぎに、第12の実施例として図12により説
明する。第12の実施例では第７の実施例に準じて水平板
38の設置範囲を中間熱交換器容器周方向１／４周（ホッ
トレグ配管６側）とし、水平板38を中間熱交換器容器７
の内周から受け台40により支持している。なお、受け台
40は中間熱交換器容器７の内面に固定されており、この
実施例の作用効果は第９および第７の実施例に準じてい
る。

【００７７】つぎに、第13の実施例として図13により説
明する。第13の実施例では第８の実施例に準じて水平板
38の中間熱交換器容器７側の一部を下方に折り曲げて折
り曲げ部42を形成し、この折り曲げ部42に対応する中間
熱交換器容器７側に上方に折り曲げた上方折曲板43を周
方向に設置し、水平板38の折り曲げ部42が中間熱交換器
容器７と上方折曲板43との間隙に位置するように配置し
ている。この実施例の作用効果は第９および第８の実施
例に準じている。

【００７８】

【発明の効果】本発明によれば、中間熱交換器容器内で
の液面変動や波立ちを抑制し、カバーガスの巻き込みを
防止することと同時に、ガス巻き込みを防止する構造に
より生じる熱応力を低減する。

【００７９】これにより、炉心での反応度異常の防止と
液体金属冷却材の液面に接している中間熱交換器容器内
に設けた機器に対して生じる熱応力の低減を両立し、炉
心および構造材の健全性を確保し、信頼性の高いループ
型高速炉を提供することに寄与できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るループ型高速炉の第１の実施例に
おける中間熱交換装置を一部側面で示す縦断面図。

【図２】本発明に係るループ型高速炉の第２の実施例に
おける中間熱交換装置を一部側面で示す縦断面図。

【図３】本発明に係るループ型高速炉の第３の実施例に
おける中間熱交換装置を一部側面で示す縦断面図。

【図４】（ａ）は本発明に係るループ型高速炉の第４の
実施例における中間熱交換装置の概略的上面図、（ｂ）
は（ａ）における装置を一部側面で示す縦断面図。

【図５】（ａ）は本発明に係るループ型高速炉の第５の
実施例における中間熱交換装置の概略的上面図、（ｂ）
は（ａ）における装置を一部側面で示す縦断面図。

【図６】（ａ）は本発明に係るループ型高速炉の第６の
実施例における中間熱交換装置の概略的上面図、（ｂ）
は（ａ）における装置を一部側面で示す縦断面図。

【図７】（ａ）は本発明に係るループ型高速炉の第７の
実施例における中間熱交換装置の概略的上面図、（ｂ）
は（ａ）における装置を一部側面で示す縦断面図。

【図８】（ａ）は本発明に係るループ型高速炉の第８の
実施例における中間熱交換装置の概略的上面図、（ｂ）
は（ａ）における装置を一部側面で示す縦断面図。

【図９】（ａ）は本発明に係るループ型高速炉の第９の
実施例における中間熱交換装置の概略的上面図、（ｂ）
は（ａ）における装置を一部側面で示す縦断面図。

【図１０】（ａ）は本発明に係るループ型高速炉の第１
０の実施例における中間熱交換装置の概略的上面図、
（ｂ）は（ａ）における装置を一部側面で示す縦断面
図。

【図１１】（ａ）は本発明に係るループ型高速炉の第１
１の実施例における中間熱交換装置の概略的上面図、
（ｂ）は（ａ）における装置を一部側面で示す縦断面
図。

【図１２】（ａ）は本発明に係るループ型高速炉の第１
２の実施例における中間熱交換装置の概略的上面図、
（ｂ）は（ａ）における装置を一部側面で示す縦断面
図。

【図１３】（ａ）は本発明に係るループ型高速炉の第１
３の実施例における中間熱交換装置の概略的上面図、
（ｂ）は（ａ）における装置を一部側面で示す縦断面
図。

【図１４】従来のループ型高速炉を一部断面で概略的に
示す系統図。

【図１５】図14における中間熱交換装置を一部側面で示
す縦断面図。

【図１６】（ａ）は図15における中間熱交換装置を蓋か
ら下方を概略的に示す横断面図、（ｂ）は（ａ）におけ
る装置の透視図。

【図１７】図14における中間熱交換装置の他の例を一部
側面で示す縦断面図。

【符号の説明】

Ａ…原子炉、Ｂ…中間熱交換装置、Ｃ…ポンプ装置、１
…原子炉容器、２…液体金属ナトリウム、２ａ…高温ナ
トリウム、２ｂ…低温ナトリウム、３…カバーガス、４
…炉心、５…炉心上部プレナム、６…ホットレグ配管、
７…中間熱交換器容器、８…中間熱交換器、９…隔壁、
10…低温プレナム、11…ミドルレグ、12…蓋、13…流入
窓、14…フローシュラウド、15…運転時の液体金属液
位、16…停止時の液体金属液位、17…二次系ナトリウム
配管、18…隙間、19…ガス巻き込み防止板、20…液面貫
通機器（コールドトラップ）、21…ポンプ容器、22…ポ
ンプ、24…コールドレグ配管、25…炉心上部プレナム、
26…炉心上部構造、31…内筒、32…水平多孔板、33…筒
体、34…孔、35…連通管、36…ロッド、37…振れ止め、
38…水平板、39…多孔筒体、40…受け台、41…筒状隙
間、42…折り曲げ部、43…上方折曲板。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平山 浩 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 田口 淳三 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内 (72)発明者 平田 憲昭 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 尾崎 健司 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 丸山 茂樹 神奈川県横浜市磯子区新杉田町８番地 株 式会社東芝横浜事業所内

Claims (13)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原子炉容器内に炉心および炉心上部構造
   を有する高速増殖型原子炉と、この原子炉により加熱さ
   れた高温液体金属をホットレグ配管を通して流入し上端
   が蓋で閉塞された中間熱交換器容器を有し、かつ、この
   中間熱交換器容器内に設置され前記中間熱交換器容器内
   に流入した前記高温液体金属を二次液体金属と熱交換し
   て低温に冷却する中間熱交換器を有する中間熱交換装置
   と、この中間熱交換装置からミドルレグ配管を通して低
   温液体金属を流出し前記原子炉へコールドレグ配管を通
   して前記低温液体金属を流入するポンプを内蔵したポン
   プ装置とを具備したループ型高速炉において、前記中間
   熱交換装置は前記中間熱交換器容器内を上下方向に高温
   プレナム領域と低温プレナム領域に区分する隔壁を有
   し、この隔壁より上方の水平方向に水平多孔板を有し、
   この水平多孔板を貫通した貫通孔から立設しかつ前記蓋
   を貫通して前記中間熱交換器の上部外側を包囲するフロ
   ーシュラウドを有し、前記隔壁と前記水平多孔板とを貫
   通して取着され、かつ液面貫通機器を挿入する筒体を有
   し、この筒体は上端が通常運転時の液体金属液位より上
   方で、かつ停止時の液体金属液位より下方になるように
   して開口し、前記筒体の下端が前記隔壁の下部プレナム
   領域に開口してなることを特徴とするループ型高速炉。
2. 【請求項２】 前記筒体の代りに前記隔壁の外周と前記
   水平多孔板の外周を包囲し、かつ前記中間熱交換器容器
   の内側との間に間隙を有して内筒を設け、この内筒は上
   端が通常運転時の液体金属液位から上方で、かつ停止時
   の液体金属液位より下方になるように開口し、前記内筒
   の下端が前記隔壁の下部プレナム領域に開口してなるこ
   とを特徴とする請求項１記載のループ型高速炉。
3. 【請求項３】 前記筒体の代りに前記液面貫通機器とは
   独立に前記隔壁と前記水平多孔板とを貫通して連通管を
   設け、この連通管は上端が通常運転時の液体金属の液位
   より上方で、かつ停止時の液体金属液位より下方になる
   ように開口し、前記連通管の下端が前記隔壁の下部プレ
   ナム領域に開口してなることを特徴とする請求項１記載
   のループ型高速炉。
4. 【請求項４】 原子炉容器内に炉心および炉心上部構造
   を有する高速増殖型原子炉と、この原子炉により加熱さ
   れた高温液体金属をホットレグ配管を通して流入し上端
   が蓋で閉塞された中間熱交換器容器を有し、かつ、この
   中間熱交換器容器内に設置され前記中間熱交換器容器内
   に流入した前記高温液体金属を二次液体金属と熱交換し
   て低温に冷却する中間熱交換器を有する中間熱交換装置
   と、この中間熱交換装置からミドルレグ配管を通して低
   温液体金属を流出し前記原子炉へコールドレグ配管を通
   して前記低温液体金属を流入するポンプを内蔵したポン
   プ装置とを具備したループ型高速炉において、前記中間
   熱交換装置は前記中間熱交換器容器内を上下方向に高温
   プレナム領域と低温プレナム領域に区分する隔壁を有
   し、この隔壁より上方で前蓋を貫通して前記中間熱交換
   器の上部外側面を包囲するフローシュラウドを有し、こ
   のフローシュラウドの下部外側面を半周状に包囲するよ
   うにして前記蓋からロッドを介して吊設された水平板を
   有し、かつ前記ホットレグ配管の下部に接続された多孔
   筒体を有することを特徴とするループ型高速炉。
5. 【請求項５】 前記水平板の設置範囲は前記ホットレグ
   配管側に沿って前記中間熱交換器周方向１／４周として
   なることを特徴とする請求項４記載のループ型高速炉。
6. 【請求項６】 前記水平板は前記中間熱交換器容器内周
   から支持してなることを特徴とする請求項４記載のルー
   プ型高速炉。
7. 【請求項７】 前記水平板の設置範囲は前記ホットレグ
   配管側の前記中間熱交換器周方向１／４周とし、かつ前
   記水平板を前記中間熱交換器容器内周から受け台を介し
   て支持してなることを特徴とする請求項４記載のループ
   型高速炉。
8. 【請求項８】 前記水平板は前記中間熱交換器容器側一
   部を下方に折り曲げ、この折り曲げ部に対応する前記中
   間熱交換器容器内側面に上方に折り曲げた上方折曲円板
   を周方向に設置し、前記水平板の折り曲げ部が前記中間
   熱交換器容器と前記上方折曲板の間隙に位置して配置し
   てなることを特徴とする請求項４記載のループ型高速
   炉。
9. 【請求項９】 前記液面貫通機器を削除してなることを
   特徴とする請求項４記載のループ型高速炉。
10. 【請求項１０】 前記水平板の設置範囲を前記ホットレ
    グ配管側の前記中間熱交換器の周方向に沿って１／４周
    としてなることを特徴とする請求項９記載のループ型高
    速炉。
11. 【請求項１１】 前記水平板を前記中間熱交換器容器の
    内周から支持してなることを特徴とする請求項９記載の
    ループ型高速炉。
12. 【請求項１２】 前記水平板の設置範囲を前記ホットレ
    グ配管側の前記中間熱交換器周方向１／４周とし、前記
    水平板を前記中間熱交換器容器内周から支持してなるこ
    とを特徴とする請求項９記載のループ型高速炉。
13. 【請求項１３】 前記水平板の前記中間熱交換器容器側
    一部を下方に折り曲げ、これに対応する前記中間熱交換
    器容器側に上方に折り曲げた上方折曲板を周方向に設置
    し、前記水平板の折り曲げ部が前記中間熱交換器容器と
    前記上方折曲板の間隙に位置するように配置してなるこ
    とを特徴とする請求項９記載のループ型高速炉。