JPS5815754B2 - エキタイキンゾクレイキヤクゲンシロ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、断熱遮蔽壁が圧力容器内壁に容器壁と間隔を
置いて配置され、燃料領域から出る加熱された冷却材の
ための集合室を取り囲むようにした液体金属冷却原子炉
に関する。

特に液体金属冷却原子炉内に生ずる高い湿度及び非定常
運転の際の急激な温度変化は、既に加圧されている圧力
容器の壁に付加的な応力を与えるので、高出力の原子炉
では圧力容器壁に著しい応力が生ずる。

それ故圧力容器壁の熱負荷を最小限に低下せしめること
が望まれる。

例えばスイス特許第５０４，０７９号に記載されている
ように熱源と圧力容器壁との間に熱遮蔽体を設けること
は既に種々に提案されている。

特にガス冷却原子炉のための実施例は西ドイツ特許出願
公告公報箱１，４６４，８４９号から公知である。

この実施例では２つの単層からなる中間壁が設けられ、
その層間を冷却ガスが流れる。

西ドイツ特許出願公開公報筒２，１３８，９２４号には
特に液体金属冷却原子炉のため、圧力容器の内側に配置
された内部容器と圧力容器壁との間に例えば石綿製断熱
層を設け、この断熱層が内部容器内の高温の冷却材の少
くとも液面にまで延在するものが提案されている。

この断熱層にはその表面に鉄板が被着され、この鉄板外
被の特別な構成によって熱膨張による伸びの可能性が与
えられる。

西ドイツ特許出願公告公報箱１，２８１，５９２号から
、二重中間壁を採用しその中間室をセラミック製多孔材
料からなる物質で充填することも公知である。

しかしこの技術は次の点について十分に配慮を欠いてい
る。

即ち第１に、冷却材の燃料領域への給排のために必要な
導管を原子炉の種々の運転状態におけるこれらの構成部
分の異なる熱膨張を考慮して遮蔽壁及び圧力容器を貫通
させること、第二に主冷却材循環回路の損傷によりこの
主冷却材循環回路が完全に又は殆んど運転できない場合
に停止した燃料領域からの崩壊熱を排出するための装置
を設けることに配慮を次いている。

更に断熱材を十分に設けても熱源から圧力容器壁への熱
伝導を完全に阻止することは不可能である。

むしろ、遮蔽壁と圧力容器壁との間の環状間隙の付加的
冷却が全く行なわれない場合、回避できない絶縁ロスの
ためにある時間経過の後圧力容器壁が著しい熱負荷に曝
されることを予期しなければならない。

本発明の目的は、燃料領域から出る加熱された冷却材が
圧力容器壁から離れた室内に集められ、この室が圧力容
器の内部に配置された遮蔽壁によって形成され、その際
高湿の冷却材が集合室からほぼ直接主冷却循環回路の吸
込導管内に吸込まれるようにした原子炉を提供すること
にある。

本発明の他の目的は、この遮蔽壁の構成によって遮蔽壁
と圧力容器との間に生じる環状間隙を他の重要且つ部分
的に熱に敏感な構成部分の配設のために利用することで
ある。

更に主冷却循環回路が事故を生じ圧力容器内の冷均材液
面が通常状態を大幅に下部る場合でも、燃料領域を通る
冷却材の十分な循環を保証し且つできるだけ自動的に作
用する非常冷却装置を設けることである。

この目的は本発明によれば次のようにして達成される。

即ち、主冷却材循環回路の吸込導管及び圧力導管が圧力
容器と遮蔽壁との間の環状間隙内に配置され、吸込導管
の少くとも１個の吸込短管が遮蔽壁を貫通することであ
る。

このことは場所を取らない構成につながり、導管、特に
圧力導管の負荷の減少につながり、且つ集合容器内での
予測のつかない流れ状態の発生の回避につながる。

本発明の他の構成においては、吸込導管が吸込短管から
少くとも２つの下降管とこれと下を軸で連結している少
くとも１つの上昇管を通って圧力容器からの出口まで導
かれることが提案される。

かかる構成により、冷却材液面が降下する場合でも少く
とも１個の下方に配置された吸込短管を介して冷却材循
環回路を維持することができる。

非常冷却循環回路を有する原子炉のために本発明の他の
構成においては、非常冷却循環回路の熱交換器を吸込導
管の下降する分岐管内に設けることが提案される。

かかる構成により主冷却材循環回路が故障した場合、ま
だ吸込導管内に存在する冷却材は非常冷却循環回路の熱
交換器によって冷却されそれにより生じる大きな比重の
ために下降し、後述の本発明の特徴と組合わせて燃料領
域に還流され、そこでその際停止された燃料領域の崩壊
熱を排出する。

本発明の他の特徴によれば、次のことが提案される。

即ち、圧力容器と遮蔽壁との間の環状間隙内の吸込導管
の下部を復帰導管を介して燃料領域と遮蔽壁との間の環
状間隙と接続することである。

この環状間隙から燃料領域の冷却のために新たに冷却材
が供給される。

原子炉の通常運転の場合、ある程度の量の冷却材が吸込
作用によって反対の径路をとるおそれがある。

この冷却材は燃料領域の下部領域から来て、従って低湿
であるので、吸込まれた冷却材湿度を不都合に降下させ
るおそれがある。

原子炉の通常運転の陳弁によって復帰導管を完全に閉塞
することは、かかる弁の特に液体金属における作動状態
を考慮すれば実現不可能である。

又損傷が生じた場合、その時開口すべき弁が正しく作動
しないおそれもある。

それ数本発明の他の実施例においては、復帰導管が燃料
領域と遮蔽壁との間の環状間隙の流入方向にのみ吸込導
管に作用する絞り弁、即ち流れ抵抗が流れ方向に応じ犬
又は小の値をとる流量制限弁を有するようにされる。

本発明の他の特徴によれば、遮蔽壁を通る吸込導管の吸
込短管の貫通部は完全に液密にはしないことが提案され
る。

このようにすれば、遮蔽壁と子方容器壁間の環状室内へ
高湿の冷却材がごくわずかではあるが通流し、この領域
内の湯度上昇を生じるが、そのことによって遮蔽壁、原
子炉壁、吸込導管のそれぞれ異なる熱膨張にもとづく難
点が回避される。

通常運転の際運転液面にまで存在する圧力容器内の冷却
材は設備の損傷、例えば圧力容器の破損の結果下降する
ことがある。

しかし圧力容器とこれを取り囲む第２の容器との間の環
状間隙を適当に設計することによって冷却材液面はある
最小限、いわゆる非常液面以下には下降しないようにす
ることができる。

本発明の他の構成では、一つの吸込導管に少くとも２個
の吸込短管が設けられ、その一方の吸込短管の高さは運
転液面と非常液面との間にあり、他方は非常液面下にな
るように配置することが提案される。

好適圏ま運転液面の直下に配置される第１の吸込短管は
、吸込まれた冷却材の大部分が集合室の上部から出るよ
うに配置されれば対流によって燃料領域の個々の冷却路
から出る冷却材流の異なる温度が均衡される。

一方第２の吸込短管は、冷却材液面が非常液面へ下降し
ても冷却材のある程度の循環が維持されるように作用す
る。

本発明の他の構成においては、第１の吸込短管の断面積
は第２の吸込短管の断面積よりかなり大きくされ、第２
の吸込短管は燃料領域からの崩壊熱の排出のために必要
な冷却材の循環に必要な程度の大きさに設計することが
提案される。

遮蔽壁と圧力容器壁との間の環状間隙内に存在する冷却
材が次第に加熱されることに関する上述の問題に対処す
るために、本発明の他の特徴とするところによれば、圧
力容器内において吸込導管と遮蔽壁だけが断熱材を有し
、圧力導管は断熱材なく布設され、圧力容器自体は断熱
材を持たないようにすることが提案される。

その際に高温部即ち吸込導管及び遮蔽壁の表面積は湿度
の低い容器壁及び圧力導管の表面積より小さい。

このことは圧力導管を通り圧力容器内に還流する温度の
低い冷却材と相俟って遮蔽壁の絶縁ロスの補償に役立つ
。

本発明の実施例を以下に図に基ついて詳細に説明する。

原子炉は圧力容器１内に配置され、この圧力容器は公知
のように二重容器２によって取り囲まれ、回転蓋３によ
って閉鎖されている。

圧力容器１の内側には燃料領域４が配置され、この燃料
領域は下方から上方に冷却材が貫流する多数の個々の燃
料要素５からなる。

燃料領域４から出る加熱された冷却材６は通常運転の際
は液面７まで存在し、事故発生時には少くとも非常液面
８まで存在する。

高温の冷却材６は短管９，１０を通って吸込導管１１内
に吸込まれ、導管１ｊを通ってここにぼ図示しない設備
の熱消費部分に供給され、そこから冷却されて圧力導管
１２を介して圧力容器１内に還流され、下方の集合容器
１３内に導かれ、そこから新たに燃料要素５を貫流する
。

通常一つの原子炉にはかかる吸込導管１１及び圧力導管
１２が複数個設けられ、それぞれ主冷却循環回路を形成
している。

吸込導管１１は例えば２本の下降分岐管１４（第２図）
を有し、この分岐管１４はその最深部で共通の上昇分岐
管１５と結合される。

下降分岐管１４の内部に熱交換器１６が配置され、この
熱交換器は供給導管１７及び排出導管１８を介してここ
には図示しない再冷却器と接続され、各一つの非常冷却
循環回路が形成される。

原子炉の通常運転時にはかかる非常冷却循環回路は作動
しないが、主冷却循環回路の事故発生時に作動し、吸込
導管の下降分岐管１４内にある高温の冷却材が冷却され
、これにより比重が大きくなる結果冷却材は下降するよ
うになる。

この低温の冷却材は吸込導管１１の下部から復帰導管１
９を介して、燃料領域４及びこれを取り囲む遮蔽壁２１
によって形成された環状間隙２０内に流入する。

ここから冷却材は燃料領域４の縁部を形成する燃料要素
２８内で流れ方向を転することによってＦ部の集合容器
１３内に達し、ここから燃料要素５内に戻る。

原子炉が停止された場合燃料領域４の復帰導管１９を通
して供給される冷却材流量は燃料領域内で発生した崩壊
熱を排出するのに十分である。

復帰導管１９内にはいわゆる絞り弁２２が設けられ、こ
の絞り弁は通常運転の際には大きな抵抗を示すが事故発
生時の前述の方向における冷却材の流れには著しく小さ
な抵抗を示す。

吸込短管１０の断面積は、冷却材６が非常液面８まで降
下するときに上述の目的に対して十分対処できるように
選択される。

これに対して冷却材６が運転液面７まで存在する通常運
転の際は吸込導管１１に達する冷却材の大部分が吸込短
管９を通って流れ、その結果遮蔽壁２１によって形成さ
れ個々の燃料要素５から出た冷却材の種々の温度が均衡
される集合室の上部から冷却材が吸込導管１１内に流入
するようにされる。

遮蔽壁２１は第３図に示すように３枚の鉄板２３からな
り、この鉄板の間に断熱材２４が配置される。

吸込導管１１の吸込短管９゜１０は遮蔽壁２１内におい
て遮蔽壁を取り囲む断熱材２６のリブ２５によって保持
される。

このリブ２５は鉄板２３の間隙内に係合している。

鉄板２３、断熱材２４．２５、吸込短管９，１０及び吸
込導管１１のそれぞれ異なる熱膨張を均衡するために吸
込短管９，１０は遮蔽壁２１とは堅くは接続されない。

しかしそれによって生じた間隙を通して集合室から出る
高温の冷却材量は、遮蔽壁の両側が同じ圧力であるので
、僅かである。

圧力容器１の内部においては吸込導管１１及び遮蔽壁２
１だけが断熱材２７．２４を持つ。

これに対して圧力導管１２は断熱材を全く持たない。

圧力導管１２を通って流入する低湿の冷却材は、遮蔽壁
２１の絶縁ロスを補償するので、圧力容器１と遮蔽壁２
１との間の環状間隙内の温度を低く抑えるために役立つ
。

第４図に示された実施例は第３図の実施例とは以下の点
だけが異っている。

即ち断熱材２４及び遮蔽壁２８が一枚の鉄板の形で形成
され、この鉄板が断熱材２７を備えた吸込導管１１の各
分岐管１４．１５を包囲すると共に適当な位置に膨張用
切断部２９を有する点である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による原子炉の縦断面図、第２図は直径
りに沿う展開図、第３図は遮蔽壁の拡大断面図、第４図
は第３図と異なる吸込短管を示す。 図において、１は圧力容器、４は燃料領域、２１は遮断
壁、１１は吸込導管、１２は圧力導管、１０は吸込短管
を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 断熱遮蔽壁２１が圧力容器１内に容器壁と間隔を置
   いて配置され、燃料領域４から出る加熱された冷却材６
   のための集合室を取囲み、圧力容器と遮蔽壁との間の環
   状間隙内に主冷却循環回路の吸込導管１１及び圧力導管
   １２が配置され、吸込導管の少くとも１個の吸込短管９
   ，１０が遮蔽壁２１を貫通する液体金属冷却原子炉にお
   いて、吸込導管１１が吸込短管９，１０から少くとも２
   つの分岐下降管１４とこれと下端で連結している少くと
   も１つの上昇管１５を通って圧力容器１からの出口まで
   導かれることを特徴とする液体金属冷却原子炉っ