JPS58215590A

JPS58215590A - タンク形高速増殖炉

Info

Publication number: JPS58215590A
Application number: JP57098758A
Authority: JP
Inventors: 平田　憲昭
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1982-06-09
Filing date: 1982-06-09
Publication date: 1983-12-15

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〕本発明は冷却材として液体金属を使用するタンク形高速
増殖炉に係υ、特に、原子炉容器を保護するための改良
に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

第１図及び第２図はタンク形高速増殖炉を示すもので、
原子炉容器１の内部には炉心２の周シに複数の一次冷却
材駆動ヂンプ３・・・及び複数の中間熱交換器４・・・
が配置され、かつ、−次冷却材５が収容されている。な
お−次冷却材５としては熱伝達特性の優れた液体金属（
一般には液体ナトリウム）が用いられる。また原子炉容
器１の上部はルーフスラブ６で遮蔽され、このルーフス
ラブ６には前記ポンプ３・・・の外筒７・・・及び中間
熱交換器４・・・の外筒８・・・と共に炉心上部機構９
が支持されている。また原子炉容器１の内部は隔壁１０
により上部プレナム１１と下部プレナム１２に区画され
、前記ポンプ３・・・及び中間熱交換器４・・・の外筒
７・・・、８・・・はこの隔壁１０を貫通して下端を下
部プレナム１２内に位置させている。そして前記ポンプ
３の回転軸１３はルーフスラブ６の上面側に設けられた
駆動モータ（図示せず）によシ駆動される。また前記中
間熱交換器４は外筒８内に上部ヘッダ−容器１４及び下
部ヘッダー容器１５を有するとともに、その両ヘッダー
容器１４．１５間を多数の熱伝導管１６・・・にて連通
させている。さらに、下部へラダー容器１５は二次冷却
材流入管１７を介して、また上部へラダー容器１４はこ
の流入管１７を包囲して設けられた二次冷却材流出管１
８を介して、それぞれ原子炉容器１の外部に設けられた
蒸゛気発生器（図示せず）へ接続されている。なお前記
−次冷却材駆動号？ンプ３は、その外筒７の一部に、下
部ゾレナム１２に連通ずる吸入口１９を有し、外筒７下
端に設けられた吐出管２０を、炉心２の下部に設けられ
た高圧室２１に連通させている。また前記中間熱交換器
４は、その外筒８に、上部プレナム１１側に開口する流
入口２２と下部プレナム１２側に開口する流出口２３を
有し、上部プレナム１１よシ流入した一次冷却材５を熱
伝導管１６に接触させたのち、下部ゾレナム１２へ流出
させるように（構成されている一方、前記炉心２は、中心部に炉心燃料集合体２４・・
・を有し、これをブランケット燃料集合体２５・・・に
て取まき、さらにその外側を反射体２６・・・で覆った
構成となっている。

そこで、−次冷却材駆動ポンプ３を駆動すると下部プレ
ナム１２内の低温ナトリウムが吸入口１９よシ吸入され
、吐出管２０を通して炉心２下部の高圧室２１に供給さ
れる。そしてこの高圧室２１内の一次冷却材５は炉心２
を通って上昇し、炉心２における核反応熱により加熱さ
れて上部プレナム１１に流入する。そしてこの上部プレ
ナム１１内の高温ナトリウムは中間熱交換器４の流入口
２２より外筒８内に流入し、熱伝導管１６・・・に接触
したのち流出口２３より下部プレナム１２へ流出される
。

一方、中間熱交換器４の二次冷却材流入管１７を通して
下部へラダー容器１５内に流入した二次冷却材（これも
一般には液体ナトリウム）２７は、熱伝導管１６・・・
を通して上部ヘッダー容器１４へ流入し、二次冷却材流
出管１８を通して蒸気発生器へ供給される。このとき、
熱伝導管１６・・・通過時に一次冷却材５の熱エネルギ
が二次冷却材２７へ伝達され、蒸気発生器における水又
は蒸気の加熱に供される０以上の如く構成されたタンク形高速増殖炉にあっては、
通常出力運転時における原子炉容器１内の一次冷却材５
の温度は、°炉心２の入口部（高圧室２１）で約３００
℃、炉心２の出口部で約５００℃となっている。

ところが、たとえばスクラム等の出力停止によ如−次冷
却材５の温度が急激に低下した場合には、高温す）　Ｉ
Ｊウムを収容した上部プレナム１１内に比較的低温のす
）　ＩＪウムが流入することになシ、低温ナトリウムは
高温ナトリウムより密度が太きいため高温ナトリウムと
は混合せず、上部プレナム１１内の底部に滞留するよう
になる。このときの上部プレナム１１内の高さ方向温度
分布を示すと第３図のようになる。このように高温ナト
リウムと低温ナトリウムが層壮に分れていると、原子炉
容器１の周壁部もこの温度分布の影響を受けて高温ナト
リウムと低温ナトリウムの境界部分では温度勾配が大と
なシ、これによって熱応力が犬と々る。しかも高速増殖
炉では、一般に長期間（たとえば３０年間）の耐用年数
が要求されている。このため従来のタンク形高速増殖炉
においては運転モードの繰シ返しによる熱疲労に加えて
スクラム時の熱応力の発生を考慮して原子炉容器の強度
を計算する必要があシ、安全性を確保するために、原子
炉容器１の板厚を十分厚くしなければならなかった。そ
して原子炉容器の板厚を厚くすることによシ重量が増大
し、装置が大形化して建設費用も高くなる、という問題
があった。

〔発明の目的〕

本発明はこのような問題を解決するためになされたもの
で、その目的は、原子炉容器の周壁部に一次冷却材の高
さ方向温度分布の影響が直接及ばないようにし、原子炉
容器に生じる熱応力を緩和して装置の小形化をはかり、
ひいては建設費用の低廉化をもはかることができるタン
ク形高速増殖炉を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明のタンク形高速増殖炉は、複数の中間熱交換器の
外形をそれぞれ原子炉容器の内周面の形状に合せて形成
し、それらの中間熱交換器を互に接近させ、かつ原子炉
容器の内周面にも。

接近させて原子炉容器内に環状に配置したことを特徴と
するものである。

〔発明の実施例〕

第４図ないし第７図は本発明の一実施例を示すもので、
第４図及び第５図はタンク形高速増殖炉の概略構成を示
している。

原子炉容器１０ノの内部には炉心１０２の周シに複数の
一次冷却材駆動ポンプ１０３・・・及び複数の中間熱交
換器１０４・・・が配置され、かつ、−次冷却材１０５
が収容されている。なお−次冷却材１０５としては熱伝
達特性の優れた液体金属（一般には液体ナトリウム）が
用いられる。

また原子炉容器１０１の上部はルーフスラブ１０６で遮
蔽され、このルーフスラブ１０６には前記ポンプ１０３
・・・の外筒１０７・・・及び中間熱交換器１，０４・
・・の外筒１０Ｂ・・・と共に炉心上部機構１０９が支
持されている。また原子炉容器１０１の内部は隔壁１１
０によシ上部グレナム１１１と下部プレナノ・１１２に
区画され、前記ポンプ１０３−及び中間熱交換器１０４
・・・の外筒１０７・・・、１０８・・・はこの隔壁１
１０を貫通して下端を下部ブレナム１１２内に位置させ
ている。そして前記ポンプ１０３の回転軸１１３はルー
フスラブ１０６の上面側に設けられた駆動モータ（図示
せず）によシ駆動される。また前記中間熱交換器１０４
は外筒１０８内に上部ヘッダー容器１１４及び下部へラ
ダー容器１１５を有するとともに、その両ヘッダー容器
１１４゜１１５間を多数の熱伝導ｖ１１６・・・にて連
通させている。さらに、下部ヘッダー容器１１５は二次
冷却材流入管１１７を介して、また上部ヘッダー容器１
１４はこの流入管１１７を包囲して設けられた二次冷却
材流出９１１８を介して、それぞれ原子炉容器１０１の
外部に設けられた蒸気発生器（図示せず）へ接続されて
いる。なお前記、−次冷却材駆動？ンｆｚｏｓは、その
外筒１０７の一部に、下部プレナム１１２に連通ずる吸
入口１１９を有し、外需７下端に設けられた吐出管１２
０を、炉心１０２の下部に設ゆられた高圧室１２１に連
通させている。また前記中間熱交換器１０４は、その外
筒ｉｏｓに、上部プレナム１１１側に開口する流入口１
２２と下部ブレナム１′１２側に開口する流出口１２３
とを有し、上部プレナム１１１よシ流入した一次冷却材
１０５を熱伝導管１１６に接触させたのち、下部プレナ
ム１１２へ流出させるように構成されている。

一方、前記炉心１０２は、中心部に炉心燃料集合体１２
４・・・を有し、これをブランケット燃料集合体１２５
・・・にて取まき、さらにその外側を反射体１２６・・
・で覆った構成となっている。

前記−次冷却材駆動号？ンプ１０３・・・は炉心１０２
の周シに環状に、かつ等間隔に配置されている。また各
駆動ポンプ１０３の外筒１０７は円筒状に形成されてい
る。

一方、前記中間熱交換器１０４・・・は駆動ポンプ１０
３・・・と同数で、各中間熱交換器１０４の外筒１０Ｂ
は、第７図に示す如く原子炉容器１０１の内周面の形状
に合せて形成され、かつ両側部には駆動ポンプ１０３の
外筒１０７の外周面形状に合せた凹部１２７．１２７が
形成されている。そして、これらの中間熱交換器１０４
・・・は、原子炉容器１０１の内周面に、これと一致す
る面を接近させ、かつ両凹部１２ｆ／、１２７を隣シ合
う駆動ポンプ１０３，１０３の外筒１０７．１０７に接
近させ、さらに隣シ合う中間熱交換器１０４，１０４同
志も接近させて原子炉容器１０１の内周面を覆うような
形で配置されているものである。

そこで、−次冷却材駆動？ンプ１０３を駆動すると下部
プレナム１１２内の低温ナトリウムが吸入口１１９よシ
吸入され、吐出管１２０を通して炉心１０２下部の高圧
室１２１に供給される。そしてこの高圧室１２１内の一
次冷却材１０５は炉心１０２を通りて上昇し、炉心１０
２における核反応熱により加熱されて上部プレナム１１
１に流入する。そしてこの上部プレナム１１１内の高温
ナトリウムは中間熱交換器１０４の流入口１２２よυ外
筒１０ｇ内に流入し、熱伝導管１１６・・・に接触した
のち流出口１２３よシ下部プレナム１１２へ流出される
。

一方、中間熱交換器１０４の二次冷却材流入管１１７を
通して乍部ヘッダー容器１１５内に流入した二次冷却材
（これも一般には液体ナトリウム）１２８は、熱伝導管
１１６・・・を通して上部へラダー容器１１４へ流入し
、二次冷却材流出管１１８を通して蒸気発生器へ供給さ
れる。

このとき、熱伝導管１１６・・・通過時に一次冷却材１
０５の熱エネルギが二次冷却材１２８へ伝達され、蒸気
発生器における水又は蒸気の加熱に供される。

以上の如く構成されたタンク形高速増殖炉にあっては、
中間熱交換器１θ４・・・の外形をそれぞれ原子炉容器
１０１の内周面の形状に合せて形成し、それらの中間熱
変換器１０４・・・を原子炉容器１０１の内周面に接近
させるとともに隣シ合うもの同志も互に接近させて配置
した゛ことにより、原子炉容器１０１の内周面は中間熱
交換器１０４・・・によシ覆われることとなる。したが
って、スクラム等の出力停止によシー次冷却材１０５の
温度が急激に低下した場合、上部プレナム１１１内に高
温ナトリウムと低温ナトリウムの境界部分に温度勾配が
生じても、原子炉容器１０１の周壁部は中間熱変換器１
０４・・・によって覆われているので、−次冷却材１０
５の高さ方向温度分布の影響を直接、受けることは匁い
。このため原子炉容器１０１に生じる熱応力は緩和され
るので、板厚を薄くすることも可能になる。そこで板厚
を薄くすることによシ軽量化がはかれ、装置の小形化が
はかられる。また、その結果、建設費用の低廉化をはか
ることもできる。

さらに、中間熱交換器１０４は原子炉容器１０１の内周
面に接近し、かつ相互に接近して配置されるので断面積
を太きくし大容量にすることができる・〔発明の効果〕以上詳述したように、本発明のタンク形高速増殖炉は、
複数の中間熱交換器の外形をそれぞれ原子炉容器の内周
面に合せて形成し、それらの中間熱交換器を互に接近さ
せ、かつ原子炉容器の内周面にも接近させて原子炉容器
内に環秋に配置しているの°で、−次冷却材の高さ方向
温度分布の影響が原子炉容器の周壁部に直接及ぶことは
永い。したがって原子炉容器に生じる熱応力は緩和され
、板厚を薄くすることが可能になり、装置の小形化とと
もに建設費用の低廉化がはかられる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は従来例を示すもので、第１図はタン
ク形高速増殖炉の縦断面図、第２図は第１図の■−■線
に沿う断面図、第３図は上部プレナム内の一次冷却材の
高さ方向温度分布図、第４図ないし第７図は本発明の一
実施例を示すもので、第４図はタンク形高速増殖炉の縦
断面図、第５図は第４図のｖ−■線に沿う断面図、第６
図は中間熱交換器の縦断面図、第７図は第６図の■−■
線に沿う断面図である。１０１・・・原子炉容器、１０２・・・炉心、１０３・
・・−次冷却材駆動ポンプ、１０４・・・中間熱交換器
、１０５・・・−次冷却材、１０８・・・外筒、１１１
・・・上部ブレナム、１１２−・・下部プレナム、１２
７・・・凹部。出願人代理人　　弁理士　鈴　江゛武　彦第１図第２図第３図偏度第４図第５図１５５

Claims

【特許請求の範囲】

（１）　　複数の中間熱交換器の外形をそれぞれ原子炉
容器の内周面の形状に合せて形成し、それらの中間熱交
換器を互に接近させ、かつ原子炉容器の内周面にも接近
させて原子炉容器内に環状に配置したことを特徴とする
タンク形高速増殖炉。
（２）　　前記中間熱交換器は両側部に凹部を有し、隣
シ合う中間熱交換器の凹部間に一次冷却材駆動ポンプを
位置させたことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項
記載のタンク形高速増殖炉。