JPS58176584A - 高速増殖炉 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は原子炉の非定常時、たとえば循環ポンプがトリ
ップした場合でも冷却材の流量を確保して炉心および原
子炉容器が加熱されて損傷することを防止したタンク形
高速増殖炉に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

将来、建設が予定されている大型高速増殖炉においては
安全上および経済上の観点から原子炉の一次系を原子炉
と同一の炉容器に収納するタンク形高速増殖炉が提案さ
れている。

このタンク形高速増殖炉では炉容器が直径２０馬以上と
非常に大きくなる。

一般に高速増殖炉の冷却材には液体金属ナトリウムが使
用され、その液体金属ナトリウムは燃料集合体を集合し
た炉心と接触して加熱され、その熱を熱交換器によって
二次流体に伝え循環ポンプで炉心と熱交換器内を循環さ
せられている。

しかして、炉容器内は炉心、循環ポンプおよび熱交換器
が収納された構造になっている。

このような高速増殖炉において、循環ポンプの主軸のか
じりによるトルクが発生した場合、または循環ポンプの
稼動機構とくにモータの故障による場合、あるいは゛電
源そう失事故などによって循環ポンプにトリップが生じ
る。

従来、循環ポンプの駆動力である電源系統がトリップし
た場合には炉容器内の温度差による自然対流循環冷却に
期待するか、又は非常電源系統によって駆動可能なボニ
モータと称する小型のモータにより循環ポンプの主軸を
回転させ冷却材の流れを確保する様になっている。

しかしながら、ポニーモータ駆動電源出力に制約がある
ため、定常時の流量を確保することはできず定常時の約
８％前後の少ない流量となる。

また、循環ポンプのトリッ、プ涼因の他の一つとして考
えられる循環ポンプ主軸］のかじりによるトルク増加に
よってトリップした場合はポニーモータでの作動は不可
能であり、主軸の先端に取り付けであるポンプ回転羽根
（インペラー）が流動抵抗となり自然対流による流れの
確保もほとんど期待できない。

さらに電源のそう失によるポンプトリップ時にはポニー
モータの電源もそう失する可能性もあり、作動は期待で
きず、従来の方法では信頼性や確実性にとぼしい欠点が
ある。

〔発明の目的〕

本発明は上記欠点を除去するためになされたもので、第
１の目的は原子炉の非定常時たとえば循環ポンプがトリ
ップした場合でも冷却材たとえば液体ナトリウムの流量
を確保して炉心の加熱によって炉心および炉容器が損傷
するのを未然に防止し、また第２の目的は二次ナトリウ
ム冷却系が停止した場合でも炉心からの熱を炉容器外へ
放出させ得る高速増殖炉を提供することにある。

〔発明の概要〕

すなわち、本発明は原子炉容器と、この原子炉容器内に
設けられた炉心を液体金属の一次冷却材で冷却し熱交換
器の二次冷却系と熱交換する高速増殖炉において、前記
熱交換器の胴体に設けた液体流入孔と、この液体流入孔
に設けた第１の逆流防止弁と、Ｆ］＋１記熱交換器の胴
体の流出側開口端に設けられた第２の逆流防止弁と、前
記熱交換器に接続した加圧減圧装置とを具備したことを
特徴とするタンク形高速増殖炉である。

〔発明の実施例〕

以下、第１図および第２図を参照しながら本発明の一実
施例を詳しく説明する。

符号１は原子炉容器つまり一次炉容器２およびガートタ
ンクと称する２次炉容器６を収容する炉容器ビット室で
あり、このビット室１はコンクリートで構築されている
。

炉容器２，６の上端はルーフスラブ４によって閉塞され
ており、ルーフスラブ４には大回転シールドプラグ５お
よび小回転シールドプラグ６が回転可能に挿着されてい
る。

小回転シールドプラグ６には下部に炉心蓋７を有する炉
心上部機構８が挿着されている。

炉容器２内のほぼ中心部のやや下方には多数本の燃料集
合体を植設した炉心９が配置しており、この炉心９の下
方には炉心バレル１ｏが設けられている。

この炉心バレル１０は炉心支持機構１１によって炉容器
２の下部に支えられている。

炉心バレル１０の周縁には隔壁１２が接続され、この隔
Ｉ！１２に一次タンク１３が接続されている。

−次タンク１６の下部と炉心支持機構１１の端縁部を結
んでシェル１４が設けられている。

−次タンク１３と炉容器２との間には前記ルーフスラブ
４上に載置されたポンプ駆動機構たとえばモータ１５に
接続する循環ポンプ１６が配置されている。

この循環ポンプ１６の胴体１７の下端部は配管１８を介
して前記炉心バレル１ｏの液体流入孔１９に接続されて
いる。

ポンプ１６の胴体１７内には中心部に延在してポンプ主
軸２０が設けられ主軸２ｏの先端にインペラ２１が接続
されている。

またポンプ１６の胴体１７のほぼ中央部には液体液入孔
２２が設けられている。

さらに−次タンク１６と炉容器２との間の左側には熱交
換器２３が配置されている。

この熱交換器２６の主要部を拡大して第２図に示す。

すなわち、熱交換器２６は上端が閉塞された熱交換器胴
体２４内に白矢印で示す二次す）９ウム２５を通流する
流路を有する下部が膨出した管体２６が挿入されており
、下部膨出管２６ａ内には上下部管板２７．２８で支持
された複数本の小径伝熱管２９が挿着されている。

また管体２６内の中心線に沿って二次ナトリウムを下降
させる中心伝熱管３０が上部管板２７を貫通し、その下
端は下部管板２８に固定されている。

下部管板２８の下方にはブレナム部３１を有し鋺板３２
で閉塞されている。　。

管体２６の上部細径管２６ｂ”ｌ：、、はループ状冷却
管６６が巻回されており、この冷却管３６の熱交換器胴
体２４から導出された部分にはフィン３４該胴体２４内
には第１の液面計３５および第２の液面計６６が挿着さ
れている。

また該胴体２４のほぼ中央部には流入孔６７が設けられ
ており、この流入孔６７には開閉自在な第１の逆流防止
弁６８が設けられている。

さらに胴体２４の下部つまり下部管板２８の上方に流出
孔６９が設けられており、この流出孔６９には開閉自在
な第２の逆流防止弁４０が設けられている。

そして、炉容器２内の熱交換器胴体２４を包囲して熱交
換器ハウジング４１が配置され、このハウジング４１と
内側−次タンク１６との間に炉心９で加熱された＾温の
ナトリウム４２を通流させ熱交換器２６の流入孔６７へ
流入させる流路４６が形成される。

熱交換器２６内でその流出入管５６．５７により循環す
る二次ナトリウム２５と熱交換した低温のナトリウム４
４は流出孔３９から流出する。

一方、ルーフスラブ４から上方の胴体２４には加圧減圧
ライン４５が接続され、この加圧減圧ライン４５は加圧
減圧装置４６に接続されている。

第３図は加圧減圧装置４６を系統図で示したものであっ
て、不活性ガスボンベ４７が配管４８゜４９を通って熱
交換器２３のカバーガスライン５０へ接続されており、
また配管４８には減圧弁５１および開閉弁５２が介在さ
れている。

さらに配管４９にはガスプロー配管５３が開閉弁５４を
介して接続されている。

削紀各開閉弁５２．５４は信号処理装［５５に接続し、
信号処理装置５５は液面計３５．３６に接続される。

ここで熱交換器ハウジング４１は炉心９を通って加熱さ
れたナトリウムを効率良く熱交換器２６に導入するため
のものであり１．加熱されたナトリウムが炉容器２の壁
面近傍を流れることを防止する尚温のナトリウム４２と
低温のナトリウム４４のパランタリーである。

熱交換器ハツシング４１の内側に設けられる胴体２４は
ナトリウムを流出孔６９へ導びき伝熱管２９に効率良く
ナトリウムを流すためのものである。

炉心支持構造物１１は炉心９、シェル１４、循環ポンプ
ハウジング５８及び−次タンク１６を支えるための構造
物である。

なお、シェル１４は支持構造物の一部になる。

インペラ２１はポンプ駆動機構１５すなわちモータによ
ってポンプ主軸２０を径て回転運動を与えられ、流れを
作るためのものである。

循環ポンプハウジング５８は熱交換器２３によって熱交
換したナトリウムを効率良く循環ポンプ１６へ導びくた
めのものである。

２次炉容器６は一次炉容器２が破損した場合直接外へ漏
らさないための容器で安全上重要なものである。

加圧減圧ライン４５は加圧減圧装置４６によって熱交換
器２３内にガスを供給したりガスを抜くラインである。

しかして、上記構成において、循環ポンプ１６によって
ナトリウムを炉心９に送り込んで炉心９を冷却する。

炉心９で熱せられた高温のす）９ウム４２は炉心９の頂
部から放出され、炉心蓋７により熱交換器２６の流入孔
６７の方向に向けられて熱交換器胴体２４内に送り込ま
れ二次ナトリウム２５に熱を伝える。

二次ナトリウムに熱を伝えて冷却された低温のナトリウ
ム４４は熱交換器胴体２４の流出孔３９から流出し、循
環ポンプ１６へ戻される。

この際、低温のナトリウム４４は循環ポンプ１６により
再循環され、この循環ポンプ１６から低温のナトリウム
を炉心９の下端に再流入する。

またナトリウムの一部は循環ポンプ１６の流入孔２２お
よび配管１８の圧力差によつて炉容器２の壁面近傍を流
れ、炉容器２の壁面を冷却している。

このような一連のナトリウムの循環によって炉心９の熱
は二次ナトリウムへと伝熱されるが、実際には炉心９か
ら流出する高温ナトリウムの循環はかなり複雑な流れ方
をする。

次に上記構成における作用を！Ｊ２図を参照して説明す
る。

第１図に示す循環ポンプ１６が前記したようにトリップ
した場合、まず、前記熱交換器２６に接続されたガス圧
調整装［４６により前記熱交換器２３の胴体２４内のカ
バーガス空間６０のガスを加圧する。

前記熱交換器胴体２４内のカバーガスが加圧される事に
よって、前記カバーガスの下に存するナトリウム５９は
流出孔６９の逆流防止弁４０を通って炉心９へ送り込ま
れる。

前記熱交換器胴体２４内あナトリウム５９の液面が、一
定の液面まで下がった事を第２の液面計６６によって検
知し、その信号により、前記熱交換器胴体２４内のカバ
ーガス２２圧を停止して減圧に切り換える。

前記熱交換器胴−２４内が減圧になるのに従い、ナトリ
ウムは熱交換器胴体２４のナトリウム側の流入孔３７の
逆流防止弁６８を通り、熱交換器胴体２４内に引き込ま
れる。

その際、一部のナトリウムは炉容器２の壁近傍を通り炉
容器２を冷却する。

前記熱交換器胴体２４内のす）９ウム５９が一定液面に
達した事を第１の液面針６５により検知後、減圧を停止
して貴び加圧し炉心９に低温のナトリウム４４を送り込
む。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ナトリウムの流量
は確保され、炉心９は冷却されて、かつ炉心９による炉
容器２の加熱が防止され、炉心９および炉容器２の加熱
による損傷事故を防止する事ができる。

しかし、循環ポンプ１６がトリップした場合に加え、さ
らに二次ナトリウム冷却系も停止した場合は、炉心９の
冷却と炉心９による炉容器２の加熱防止過程によって収
り除かれた熱を、炉容器２外へ放出できなくなる。

このような場合は、前記したように、循環ポンプ１６が
トリップした時打なう操作で、炉心９を冷却し炉心９に
よる炉容器２の加熱防止を行なって加熱したナトリウム
は、前記ガス圧調整装置４６による減圧時に前記熱交換
器胴体２４内の液面計３５と３６の間を上昇し、この部
分に設置された前記非常冷却系の冷却管３６により冷却
される。

そして二次冷却系が停止した場合でも、ナトリウムで行
なわれる炉心９の冷却と炉心９による炉容器２の加熱防
止によって取り去られた熱を炉容器２外へ放出できる。

以上の一連の操作により、二次ナトリウム冷却系が停止
した場合でも、炉心９の冷却と炉心９による炉容器２の
加熱防止により取り去られて、熱交換器胴体２４内に送
り込まれた熱を、炉容器２外へ放出させる事ができ、炉
心９の加熱による炉心９および炉容器２の損傷事故を防
止できる。

なお、本発明においては、循環ポンプ１６がトリップし
二次ナトリウム冷却系も停止した場合のみにとどまらず
、前記熱交換器胴体２４に接続した前記カバーガス圧調
整装置４６により減圧して、前記非常冷却系の冷却管３
３部の所までナトリウム５９を上昇させる事により、二
次ナトリウム冷部系のみが停止した場合でも利用できる
。

なお、この種の原子炉においては熱交換器を数基設置し
ており、前記の一連の操作を順序良く行なう事により、
炉心を冷却するナトリウムの流れが脈動する◆なく定常
的に行なうことができる。

本発明は前記の原子炉以外の型式、たとえば炉容器外に
熱交換器が配置されているものにおいても、熱交換器内
に冷却材の液面を有するものであれば実施可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係るタンク形高速増殖炉の一実施例を
一部側面で示す縦断−図、第２図は第１図における熱交
換器の近傍を拡大して示す縦断面図、第６図は第１図に
おける加圧減圧装置を示す系統図である。 １　・・・・・炉容器ビット室 ２　・・・・・・　１次炉容器°゛ ３　・・・・・・　２次炉容器 ４　・・・・・・　ルーフスラブ ５　・・・・・・　大型回転シールドプラグ６　・・・
・・・小型回転シールドプラグ７　・・・・・・炉心蓋 ８　・・・・・・炉心上部機構 ９　・・・・・−炉心 １０　・・・・・・炉心バレル １１　　・・・・・・炉心支持機構 １２　・・・・・・　隔壁 １６　・・・・・・−次タンク １４　・・・・・・　シェル １５　・・・・・・　モータ １６　・・・・・・循環ポンプ １７　・・・・・・胴体 １８　・・・・・・配管 １９　・・・・・・　液体流入孔 ２０　・・・・・・　ポンプ主軸 ２１　　・・・・・・　インペラ ２２　・・・・・・液体流入孔 ２３　　・・・・・・熱交換器 ２４　・・・・・・　熱交換器胴体 ２５　・・・・・・　二次ナトリウム ２６　　・・・・・・管体 ２７　・・・・・・　上部管板 ２８　・・・・・・下部管板 ２９　・・・・・・小径伝熱管 ６０　　・・・・・・　中心伝熱管 ６１　　・・・・・・　プレナム部 ６２　　・・・・・・鏡板 ６６　　・・・・・・冷却管 ６４　　・・・・・・　フィン ６５　　・・・・・・第１の液面針 ６６　　・・・・・・第２の液面計 ６７　　・・・・・・流入孔 ６８　　・・・・・・第１の逆流防止弁６９　　・・・
・・・流出孔 ４０　　・・・・・・第２の逆流防止弁４１　　・・・
・・・熱交換器ハウジング４２　・・・・・・　高温の
ナトリウム４３　・・・・・・　流路 ４４　・・・・・・低温のナトリウム ４５　・・・・・・加圧減圧ライン ４６　　・・・・・・加圧減圧装置 ４７　・・・・・・　不活性ガスボンベ４８．４９　　
・・・・・・配管 ５０　　・・・・・・　カバーガスライン５１　　・・
・・・・　減圧弁 ５２　　・・・・・・　開閉弁 ５６　・・・・・・　ガスブロー配管 ５４　　・・・・・・開閉弁 ５５　　・・・・・・信号処理装置 ５６．５７　　・・・・・・二次ナトリウム流出入管５
８　　・・・・・・循環ポンプハウレンゲ５９　・・・
・・・　ナトリウム液面 ６０　　・・・・・・　カバーガス空間代理人弁理士　
須　山　佐　− 第１図 第２図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、原子炉容器内に設けられた炉心を液体金属の一次冷
   却材で冷却し熱交換器の二次冷却系と熱交換する高速増
   殖炉におい゛そ、前記熱交換器の胴体に設けた液体流入
   孔と、この液体流入孔に設けた第１の逆流防止弁と、前
   記熱交換器の胴体の流出側開口端に設けられた第２の逆
   流防止弁と、前記熱交換器に接続した加圧減圧装置とを
   具備したことを特徴とする高速増殖炉。 ２、熱交換器の胴体内には原子炉容器内の液位な測定す
   る第１の液面針と、液体流入孔の液位な測定する第２の
   液面針とが配置され、各液面針の信号によって加圧減圧
   装置が作動し前記熱交換器の胴体内の圧力を制御する信
   号処理装置が設けられてなることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記戦のｆｉｉＪ速増殖炉。 ６、熱交換器には非常冷却系が設けられてなることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の高速増殖炉。