JPS5850497A - 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】 本発明は、ナトリウムのような液体金属による冷却材を
使用する高速増殖炉に係り、特に、この高速増殖炉のポ
ンプ）　ＩＪツ２′時に炉心上部ブレナムに冷却材の層
化流動を生じた時、炉容器内に設けられた混合筒体の７
０−ホールから流出する冷却材の噴流による熱衝撃を防
止する炉容器の採掘装置に関する。

従来の高速増殖炉は、第１図乃至第３図に示されるよう
に、遮蔽構造物／に炉容器（原子炉容器）コを設置し、
この炉容器λに冷却材３の入口ノズルａ　及ヒ出口ノズ
ルｊを附設し、この人ロノズルグと出口ノズルｊとを繋
ぐ循環系乙に熱交換器７及びポンプ系（再循環ポンプ系
）ｒを内１股したものである。又、上記炉容器λ内には
炉心支持構造物りが水平にして架設されており、この炉
心支持構造物りにはウラン２３ｊの燃料集合体による炉
心１０が設けられている。又、この炉心１０の外周には
ウラン２３ｇの燃刺年合体によるブランクノド領域／／
が同心的にＲ殺されており、このプランケント領域／／
の上部と上配出ロノズルｊの位置する一Ｆ記炉容器コと
の間には、冷却部材の出ロプレナムｌコを備えた混合筒
体／３が降下流路／７を形成するようにして設けられて
いる。さらに、上Ｈ１′Ｊ出口ノズルｊの位置する上記
混合筒体／３の外周には＋に数のフローホール（流出孔
）ｌψが穿設されており、上記炉容器λの上部開口部２
ａには小回転プラグと大回転プラグとで構成された回転
プラグ／Ｓが不活付ガス／６を充填して気密を保持１、
て閉塞されており、この回転プラグ７１勺にはｆｌｊｌ
ｌ炉１１俸駆動機措（図示されず）設置されている。

従って、高速増殖炉は、ポンプ系ｒをｕ１７Ｙ動し。

制御棒を徐々に引き抜くことに、Ｌす、冷却オ、イ３を
入ロノズルグからＩｈ’２　客器ノの下部の計、汗ブレ
ナムに流入し、しかる稜、この詳圧プレナムから上Ｍｌ
ｆｌ炉心支持４ニア／１造物９の（ｆｆ−庄ブレナムを
通１゜て炉心１０に下方かＦ）？＃スｔ７、ζ＼で、冷
却材３は核分裂で発生１．ｔ−熱エネルギーど〃（文物
ｉ　ｌ、、−上記詮１．１１枳川ロプレナム／。？か２
１ｔＮ下？−Ｉｌｆ路／７を通１て出［１ノズルタへ流
出１７、さらに、高幻度の冷却材は上記循環系ｔの桔交
換器７で熱交１φして、例えば、タービン駆動用の蒸気
を生成１２、他方、仕事を了えた冷却ｔ１’　ｔｉｔ、
ｐＩび、ｌ−Ｆｒ１’、　ポンプ系ｇ　ヘ黄流”ｆ’　
；ｓ　ｓｉ−’）　ｌ−なっている。

特に、上述した高速増殖炉は、炉心１０で発生した中性
子とブランケット領域／／のウラン、２３１に吸収させ
て、人工的に核分裂性物性としてのプルトニウム、２３
りに変換するようになっている。

従ッて、炉心１０の中央部における燃料集合体（燃料）
の発熱量は、運転開始前に犬といけれども、熱効率及び
炉心支持構造物りの強度上、各燃料集合体による冷却材
の出口温度を一宇に仇持オる関係−ト、炉心１０におけ
る燃料発熱量”に比例１２て、冷却材３はその流量′を
加減して各燃料化合体に流すようになっている。

又一方、胛子炉が長１．１１に９って３１１１転！、た
時、炉心１０の中央部はど、燃焼度が十永くなり、発熱
量が徐々に減少すると共に、プランケラ１ｌｉｉＴｈ域
／／の・燃料集合体によるウラン、２３ｇが中性子を吸
１１ｙ、　Ｌ、、てプルトニウム、２３９を多く牛成し
、これによってブランケット領域／／が脅執判−ろよう
になっている。

このため、原子炉運転中、燃焼度に応じて冷却材の流量
を変す−しない場合、各燃料集合体による冷却材の出口
温度は略一定になるよう（二流僧配分して制御されるよ
うになっている。

一方、上記ブランケット領域／／の燃料集合体は、運転
初期時、プルトニウム、２３２の蓄積が少いため、小発
熱量であるけれども、運転末期になると、プルトニウム
２３りの蓄積が徐々に増大して、発熱量も大きくなる。

このため、ブランケット領域／／の燃和支持棉造物りの
４２シ棹的な強度上、ｉ割映糾了時の除熱がで六るよう
な冷却材の流量１ｌＩ−分（イ！１給）が行われる。

又、運転初期時、ブランケット領域／／の燃料集合体に
よる冷却材θ）出口温度は、炉心１０の燃料集合体の温
度、１：リイバい＃Ａ度とｔ「る。しか■、て、制御棒
の挿入又は、何等かの原因により制御棒の引抜六■故が
発生すると、ｊ炉容器ｌに対してゞコールドショック”
木しくけゝポットショック“が発生することも予ｉｔ＋
ｌｌさり、る４、と→］、らが、炉容器λに熱的ｌ「悪
影響を及ば才門係十、上紀出「１ブレナム／、２によっ
て冷却材３を４ノ合！−／ｒがら浴出１．て降下流！ｌ
１８／７内を流下し、出「１ノズルｊから熱交換器７へ
流出するようになっている。

このよう（二冷却材混合手段としては、出口プレナム７
．２を備えた混合筒体／３を設け、この混合筒体／３の
外周に複数のフローホール／ｌを穿設Ｌ５ている。

この各フローホール／＜（は、出ロノズルｊ等による配
管系が破損した時、健全なループを構成し７た補助冷却
系を用いての流路パスや冷却材の自然循環流路パスを行
えるようにすると共に、燃料交換時、ナトリウム液面（
冷却材液面）を下げて、崩壊熱除去に必要な冷却材の滝
川を確保するためのボニモータ運転時の冷却Ｈ流路を兼
ねるようになっている。

このように、上述［７た従来の高速増殖炉は、混合筒体
／３に複数の７０−ホール／ｌを穿設置、でいる関係上
、出口ブレナム／−！の冷却材３を１ｏｏ　％混合才る
ことは、上記フローホール／Ｑから流出する冷却材が数
ｗ％に及ぶため、難り、　＜なり、夕、上記ポンプ系ｒ
の、駆動が、何等かの原因により、停止した場合、直ち
に制御棒の挿入が行わ＋１、て坤子炉の運転は停止し７
．炉心１０の温度は、第、２図の冷却材の温度と流量の
経時的変化を示すグラフからも明らかなよう（二、冷却
材の流−１ｆｔＱと燃料集合体の出口温度テが時間の経
過と共に徐々に低減する。

即ち、何等の原因により、ポンプ系ざがトリップすると
、炉容器λ内の冷却材３は、温度が低いと比重が大きく
なるため、炉心１０に制御棒を挿入して運転が停止する
と、第２図に示されるように、冷却材３は、混合筒体１
３の出ロプレナムｌコの冷却材領域では高温度となり、
上紀滉合筒体／３の下部の冷却材領域では、徐々に低温
度になる。しか１゜て、こ粍らけ淵度差による積層状の
冷却材を生成する（第３図８批）・ 即ち、何等かの原因でポンプ系とのトリップ椙故が発生
［７たとき、沼初、上記混合筒体／、７の出口プレナム
／２の冷却材は高温度にして、しかも、比重の小さい冷
却材で満されているけ１１．ども、上記ポンプ系♂の駆
動停止により、冷却材の吐出圧力が徐々に低減し、これ
に追随［７て、流量も伺滅する。才ろと、こ臂１、まで
十言己−合筒体／３の上端縁を乗りかりえて浴出また冷
却材は、時間の経過と共に）゛ランケラ）＋１自ｉｐ　
／／　ｔ））４％フローホール／４’から出口ノズルｊ
側へ流出する流量も減少し、ポンプ系ｒからの動圧も小
さくなり、冷却材の温度も低下し、しかも、その比重は
増大する。又一方、上記混合筒体／、？の内側上部の冷
却材は、高温度となシ、上記混合筒体／３の内側下部の
冷却材は、既に、炉心１０に制御棒を挿入■７て熱出力
を停止しているから、低温度となり、これに追随して、
上記混合筒体／３の内側上部の冷却材の比重は小さく、
その内側下部の冷却材の比重は大きくなる。

他方、上記混合筒体／３の外がわの冷却材の温度は、上
記フローホール／ｌからの流１′が小さいために、高く
、しかも、比重の小さい冷却材領域となる。

しかして、上記炉心１０及びブランケット領域／／から
の流出量が徐々に減少すると、冷却材の動圧もさらに小
さくなるため、上記混合筒体／、？の上端縁を乗り越え
て浴出する冷却材が出口ノズルｊへ流入するよりも、冷
却材の比重差によって、冷却材は、各フローホール／４
／から出口ノズルｊへ流出して、第３図に示されるよう
に、温度差による積層流動を生成して温度境界を生じ、
しかも、低温度の冷却材が各フローホール／ｌから水平
に噴射し、これに起因して、高温度に保持されていた炉
容器λの内壁が低温度の冷却材によって局部的に冷却さ
れるから、上記炉容器コは熱的な悪影響を受けて、亀裂
や損傷を受けることも予測される。

本発明は、上述した点に鑑み、炉容器内に炉心を囲い込
むようにして混合筒体を詐゛け、この混合筒体に複数の
フローホールを穿設し、この各フローホールに各ノズル
部材を上記混合筒体の外側の降下流路に突出し、て設け
、何キ）かの原因により、ポンプ系トリップ事故（二よ
り　ｒＰｉＲ心に制御棒が挿入されて混合筒体の下部の
低温度に」る冷却材が各フローホールから流出しても、
各ノズル部材によって冷却相な上方に向けて流、出し、
これにより、炉容器に対して局部的な冷却を解消【て、
熱的な悪影響を防止すると共に、併せて、細動性の向上
を１シすることを目的に′する高速増殖炉を提供するも
のである。

以下、本発明を図示の一実施例について散切する。なお
、本発明は上述した具体例と同じ構成部材には同じ符号
を附して説明する。

第１図及び第グ図乃至第６図において、符号ｌは、高速
増殖炉の遮蔽構造物であって、この遮蔽構造物／には炉
容器コが設置されており、この炉容器２の土・下部には
冷却材３の入口ノズル＋及び出口ノズルｊを附設し、こ
の入ロノズルグと出口ノズルｊとの間に連結された循環
系乙には熱交換器７及びポンプ系ｒが配設されている。

又、上記炉容器λ内には炉心支持構造物りが架設されて
オリ、この炉心支持構造物りにはウラン、２３夕の燃料
集合体による炉心１０と、その炉心の外がゎに位ｆｆす
るウラン、２３♂の燃料集合体によるブランケット領竣
／／とが設置されている。さらに、このブランケット領
竣／／の上部と上記出口ノズルｊの位置する上記炉容器
コとの間には冷却材の出口プレナム／２を備えた混合筒
体１３ば降下流路１７を形成するようにして設けられて
いる。さらに又、上記出口ノズルｊの位置する上ｉヒ混
合筒体１３の外周には、複数の７０−ホール／ｌＩが穿
設されており、この各フローホール／ｑには上方（二彎
曲した各ノズル部材／ざが固着されている。なお、この
各ノズル部材／どの噴出口／ざａは上向きに形成され、
しかも、上記混合筒体／３の外側の降下流路／７に突出
している。

一方、上記炉容器λの上部開口部２ａには回転プラグ／
Ｓが不活性ガスを充填して閉塞されている。

従って、今、何等かの原因によりポンプ系ｒがトリップ
事故が発生すると、直ちに、制御棒が上記炉心１０に挿
入される。すると、炉心ＩＯの冷却材３の温度は低下し
、しかもその比重は大Ａくなる。

一方、これまで混合筒体／３の上端縁を乗り越えて流出
ｔ７た冷却材は、徐々に減少して来る。こ＼に温度差に
よる積層流動を生成して温ｆｆｔ’境界を生じ、しかも
、低温度の冷却材が名フローホール／’ｌＯ）上方に彎
Ｆｉ１ロー、た各ノズル部材／ざに流入するけれども、
この姿ノズル部材／ｇは一ヒ方に向いてＩＩ＊出口／狙
を形成しているから、降下流路１７を流下する高温度の
冷却材と攪拌混合されるようになり、これによって、上
記炉容器コの内壁に局部的な冷却を防止し、この炉容器
λに対して熱的な悪影響を閉止することができる（第３
図参照）。

特に、本発明による各ノズル部材／ｇの噴出口／ざａは
傾斜角θを釘０以上に形成することにより、冷却材を有
効に混合することができる（第を図参照）。

次に、第７図に示される実施例は、本発明の他の実施例
であって、これは混合筒体／３に設けられる各ノズル部
材／ざを各出口ノズルｊから遠ざかる方向に彎曲して固
定したものであり、これによって、降下流路１７内の冷
却材を−そう効果的に混合し得るようにし、た・ｔ）の
である。

又、第ｒ図に示される実施例は、本発明の他の実施例で
あって、これは各ノズル部材／ざの内側の流入口に上向
考のラッパ部材／ｑを一体的に形成し、これによって混
合筒体を内の冷却材の混合作用を幇助し得るようにした
ものであり、上述し、た実施例と同一構成をｔ「才もの
である。

以上述べたように本発明によれば、炉容器λ内に炉心７
０等を囲い込むようにして混合筒体／３を設け、この混
合筒体／３に複数のフローホールＩＱを穿設し、この各
フロ−ホール／４’ｌ二各ノズル部材７ｇを上記混合筒
体１３の外側の降下流路１７に突出して設けであるので
、温度差の生じた冷却材を降下流路７７内で積層的に混
合して炉容器２に対して熱的な応力の発生を解消すると
共に、原子炉の安全性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の高速増殖炉の断面図、第２図は上記高速
増殖炉の冷却材の流量と出口温度との関係を示すグラフ
、第３図は上記高速増殖炉の要部を示す拡大断面図、第
μ図は本発明による高速増殖炉の要部を示す虻大断面図
、第ｊ図を１本発明の詳細な説明するための図、第を図
は本発明に組込まれるノズル部材を示す側面図、第７図
及び第ｇ図は本発明の他の実施例を示す各図である。 λ・・・炉容器、ｑ・・・入口ノズル、！・・・出口ノ
ズル、６・・・循環系、７・・・熱交換器、ｒ・・・ポ
ンプ系、ＩＯ・・・炉心、ｌ／・・・ブランケット領域
、／３・・・混合筒体、／４１・・・フローホール、／
７・・・降下流路、／ｌ・・・ノズル部材。 第１図 第２図 賢こ； 番

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ／、炉容器内に炉心等を囲い込むようにして混合筒体を
   設け、この混合筒体に複数のフローホールを穿設し、こ
   の各フローホールに各ノズル部材を上記混合筒体の外側
   の降下流路に突出して設けたことを特徴とする高速増殖
   炉。 ！、各ノズル部材の噴出口を上向きに形成したことを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の高速増殖炉。 ３、各ノズル部材の流入口をランパ部材と一体的に形成
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は第２項
   記載の高速増殖炉。