JPS587591A - 高速増殖炉の熱遮蔽装置 - 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】 本発明は液体ナトリウム等の液体金属を冷却材として使
用する高速増殖炉の熱遮蔽値置く関する。

一般に高速増殖炉は液体ナトリウム等の液体金属を冷却
材として使用する。ところで、このような液体金属の冷
却材は熱伝達能力がきわめて大きいため、この冷却材に
接している原子炉容器の壁の温度はこの冷却材の温度変
化に対してきわめて早く追従する。しかし、原子炉容器
のうち冷却材の液面より上方の部分では冷却材の温度変
化には追従しない。このため、原子炉の運転開始、停止
の場合のように冷却材の温度が変化すると原子炉容器の
うち冷却材の液面下の部分と液面上の部分との間に大き
な温度差が生じる。よって、この冷却材の液面近傍の原
子炉容器壁には大きな温度勾配が生じ、過大な熱応力が
発生し、原子炉容器の健全性を損なう不具合があった。

このような不具合を防止するため、原子炉容器の内側に
仕切壁を設け、この仕切壁と原子炉容器１外との間に低
温の冷却材を流通させ、炉心の上面から流出した高温の
冷却材が原子炉容器に直接接触しないようにするととが
なされている。しかし、このようなものは炉心から流出
した高温の冷却材が仕切壁を介して低温の冷却材と熱交
換するため、原子炉の熱効率が低下する不具合が生じる
。また、原子炉容器の内面に沿って遮熱壁を設け、冷却
材から原子炉容器壁への熱伝達を減少させることもなさ
れて（へる。しかし、このようなものは遮熱壁そのもの
に大きな熱応力が発生して、これが破損する可能性がめ
った。特にこの遮熱壁を中空に形成して内部に気体を封
入し、遮熱効果の増大を図る場合、この遮熱壁が破損す
ると封入されている気体が漏出して冷却材とともに炉心
に流入し、炉心の健全性に影響を与える不具合があった
。

本発明は以上の事情にもとづいてなされたもので、その
目的とするところは冷却材か、ら原子炉容器への熱流束
を減少し、冷却材の温度が変化した場合に生じる原子炉
容器の熱応力を畦滅して原子炉容器の健全性を確保し、
かつ構造が簡単で信頼性の大きな高速増殖炉の熟達蔽装
置を得るととくある。

すなわち本発明の構成は、原子炉容器の内面から離間し
て内側仕切壁を設け、この内側仕切壁の下端部と原子炉
容器内面との間を閉塞するとともに、上端部を冷却材液
面より上方に突出させ、ｔた。この内側仕切壁と原子炉
容器内面との間に外側仕切壁を設け、この外側仕切壁の
上端部と原子炉容器内面との間を閉塞するとともに、下
端部と原子炉容器内面との間を上記内側仕切壁と原子炉
容器内面との間に開放し・この外側仕切壁と原子炉容器
内面との間に加圧ガス供給機構から加圧ガスを供給して
、これらの間に冷却材の液面を下方まで押し下げ、この
外側仕切壁と原子炉容器との間をガス層として原子炉容
器への熱の伝達を少なくして、原子炉容器の熱応力を軽
減し、また、この外側仕切壁と原子炉容器との間の冷却
材の液面位置を検出して、この液面を一定に維持する液
面制御機構を設けて機能の安定を図り、また漏出したガ
スは内側仕切壁に導びかれて冷却材の液面上のカバーガ
ス空間に放出されるようにして、漏出したガスが炉心に
流入するのを防止し、信頼性を高めたものである。

以下本発明の一実施例を図面を参照しに説明する０図中
１は原子炉容器であって、この原子炉容器１内には、炉
心槽２が収容されている。

そして、この炉心槽２内には炉心３が収容されている。

ま九、４は冷却材流入管であって、この冷却材流入管４
を介して低温の冷却材５が炉心槽２内下部に供給される
。そして、この低温の雫却材５は炉心３を上方に流れて
加熱される。

そして、高温となった冷却材５は原子炉容器１内上部に
流出し、さらに冷却材流出管６を介して原子炉容器１外
に流出するように構成されている。そして、この冷却材
流出管６から流出した高温の冷却材は中間熱交換器（図
示せず）で二次冷却材と熱交換され、低温となった冷却
材は冷却材流入管４を介してふたたび炉心槽２内下部に
流入し、この径路を循環するように構成されている。ま
た、この原子炉容器１の上端は遮蔽プラグＬによって閉
塞されている。この達蔽プラグＬは固定プラグ７ａ、大
回転プラグ１ｂおよび小回転プラグＩＣとから構成され
、小回転プラグ７Ｃには炉心上部機構８や、燃料交換機
９が取付けられている。そして、上記原子炉容器１内の
冷却材５の液面より上の部分はカバーガス空間１０に形
成され、この力・（−ガス空１１４１ｏ内にはカバーガ
スたとえば、アルゴンガスが封入されている。そして、
この原子炉容器１の内側には熱遮蔽装置が設けられてお
り、以下この熱遁蔽装置について説明する。１１はその
内側仕切壁であって１円筒状をなし、゛原子炉容器１内
面と所定の間隔をもって同心状に配置されている。そし
て、この内側仕切壁１１の下端は原子炉容器１と、炉心
槽２との間を区画する隔壁１２にまで達し、この内側仕
切壁１２の下端と原子炉容器Ｉの内面との間は閉塞され
ている。また、この内側仕切ｗ１１の上端は冷却材５の
液面より上方のカバーガス空間１ｏに突出している。な
お、この内側仕切壁１１の下部には小径の流入孔１３が
形成され、この内側仕・切壁１１と原子炉容器Ｉの内面
との間隙内にも冷却材５が流入している。また、この内
側仕切−１１と原子炉容器１との間には１円筒状の外側
仕切＠１１４が設けられている。そして、この外側仕切
壁１４の上端部は冷却材５の液面より上方に突出され、
この上端部と原子炉容器１の内。

面との間は閉塞され（る、また、この外側仕切壁Ｉ４の
下端部と原子炉容器！内面との間は上記内側仕切＠ＩＸ
１と原子炉容器１内面との関１４と原子炉容器１の内面
との間は蓮熱室１５に形成されている。そして、上記原
子炉容器ｌを貫通してノズル１６が設けられており、こ
のノズル１６は上記迩熱室１５内上部に開口している。

そして、このノズル１６には加圧ガス供給機構ＩＪが接
続されている。この加圧ガス供給機構ＩＪはアルゴンガ
ス等の不活性ガスを供給するガス供給源１８と開閉弁１
９とから構成され、との遮熱室１５内に所定圧力のガス
を供給し、この逅熱室１５内の冷却材５の液面を下部ま
で押し下げるように構成さ−れている。したがって、と
の迩熱室１５内には不活性ガスが存在し、原子炉容器１
への熱の鐘蔽をなすように構成されている。また、との
辿熱室１５内には前記達蔽プラグｌを貫通して保護管２
ｏが挿入されており、この保護管２ｏ内下端部には液面
検出器２１が収容されている。そして、この液面検出−
２１によって辿熱室１５の下部まで押し下げられた冷却
材５の液面の位置を検出し。

この液面に対応した信号を液面制御回路２２に送るよう
に構成されており、この液面検出器２１と液面制御回路
２２とで液面制御機を構成している。Ａニジて、この液
面制御回路２２は上記液面が所定の位置より上昇した場
合には、上記加圧ガス供給機構１−７の開閉弁１９に開
弁信号を送り、との迩熱室１５内に加圧ガスを供給し、
との遮熱室１５内の冷却材５の液面を一定に維持するよ
うに構成されている。また、この遮熱室１５内には輻射
防止板２３・・・が設けられており、これら輻射防止板
２３・・・は外側仕切壁１４から突設されたボルト・・
・によって支持されている。これらの輻射防止板２３・
・・は輻射熱を反射するように構成され、互に間隔をも
って配置され、輻射によって原子炉容器Ｉに熱が伝わる
のを防止するように構成されている。

以上の如く構成された本発明の一実施例は。

炉心２の上部から流出゛した高温の冷却材は内側仕切壁
１１によって逍ぎられ、原子炉容器１の内面に直接接触
することはない。また、外側仕切−１４と原子炉容器１
の内面との間には不活性ガスが充填された遁熱室１５が
形成されているので、熱伝導によって原子炉容器１に伝
達される熱流束はきわめて少ない。よって原子炉の起動
時や停止時に冷却材５の温度が急激に変化しても原子炉
容器１の温度変化は小さく、よってこの原子炉容器１の
液面近傍部分に過大な熱応力が生じることが防止される
。なお、第３図および第４図にはこのような迩熱室１５
を設けたことによる効果についておこなった試験の結果
を示す。すなわち、第６図の曲線人は冷却材５の温度が
変化した場合のこの一実施例の原子炉容器１の液面近傍
の温度分布を示す、なお。

曲線Ｂはこのような逍熱室１５を設けなかった場合の温
度分布を示す、この第６図から明らかなように、Ｉ！熱
室１５を設けないものは冷却材の液面を境にして急激な
温度変化が生じているものであるが、との一実施例のも
のは温度勾配がゆるやかであり、熱応力が軽減される。

また第４図には熱伝達係数と原子炉容器１に生じる最大
の熱応力との関係を示す。そして、上記の如き遮熱室１
５を形成した場合、この一実施例のものは熱伝達係数が
約３３　Ｋ　ｃａｌ　／　ｍ”＊ｈｒ℃であるので、こ
の場合の熱応力は第８図から約３５４／ｕ”　　となり
、この原子炉容器１に一般に使用されているステンレス
鋼材料の降伏点以下とすることができる。これに対して
このような遮熱室１５を設けない場合には、高温の冷却
材５が直接原子炉容器１の内面に接し、この場合の熱伝
達係数は６００Ｋｃａｌ　ＡｒＬ’＊ｈｒ＊’Ｃに達す
るので、第８図に示す如く、この原子炉容器１に生じる
熱応力は６（ＩＦ／■２に達し、原子炉容器１の健全性
に悪影響を与えるものである。また、このものは加圧ガ
ス供給機構１−７から遮熱室１５内に加圧ガスが供給さ
れ、かつ液面制御機構によってとの遮熱室１５内の液面
が一定に維持されるので、この遮熱室１５から多少のガ
ス漏洩があっても、常にこの遮熱室１５内をガス雰囲気
に維持でき、透熱機能を維持できる。

また、この遮熱室１５を構成する外側仕切壁１４の内側
には内側仕切壁１１が設けられ、この内側仕切壁１１の
下端部と原子炉容器１の内面との間は閉塞されていると
ともに、この内側仕切壁１１の上端部は冷却材５の液面
より上方に突出しているので、万−遮熱室１５からガス
が漏出しても、このガスはすべて冷却材５の液面上のカ
バーガス空間１０に放出されるので、この漏出したガス
が冷却材５とともに炉心３に流入するようなことはない
。また、このものは遮熱室１５内に輻射防止板２３・・
・が設けられているので、輻射によって原子炉容器１に
熱が伝わるのを防止でき、遮熱効果が一層大となる。

なお１本発明は上記の一実施例には限定されず、たとえ
ば輻射防止板は必らずしも設けなくてもよい。

上述の如く本発明は原子炉容器内面に沿って内側仕切−
を設けて、この内側仕切壁の下端と原子炉容器内面との
間を閉塞するとともに、上端を冷却材液面上に突出し、
を九この内側仕切壁と原子炉容器内面との間に外側仕切
壁を設けこの外側仕切−の上端と原子炉容器内面との間
を閉塞し、また下端と原子炉容器内面との間を開放し、
この外側仕切壁と原子炉容器内面との間に加圧ガス供給
機構から加圧ガスを供給して冷却材の一液面を押し下げ
て、この外側仕切壁と原子炉容器内面との間にガス層を
形成し、また液面制御機構によって上記液面を一定に維
持するものである。よって原子炉容器への熱流束を減少
し、原子炉容器の熱応力を軽減して原子炉容器の健全性
を確保できる。また、この外側仕切壁と原子炉容器との
間には加圧ガス供給機構から加圧ガスが供給されるので
、多少の漏洩が生じてもこの外側仕切壁と原子炉容器と
の間をガス雰囲気に維持でき、３１！熱機能を維持でき
る。

また、この外側仕切壁の内側には内側仕切壁が設けられ
ているので、万一ガスが漏洩してもこの内側仕切壁によ
ってすべてカバーガス空間中に放出されるので、このガ
スが炉心に流入してしまうことはない等その効果は犬で
ある。

【図面の簡単な説明】

４１図および第２図は本発明の一実施例を示七、第１図
は縦断面図、第２図は内側仕切壁および外側仕切壁の一
部を拡大して示す縦断面図である。また、第３図は冷却
材の液面近傍の原子炉容器の温度分布を示す線図、第４
図は熱伝達係数を熱応力との関係を示す線図である。 １・・・原子炉容器、３・・・炉心１．５・・・冷却材
。 １０・・・カバーガス空間、１１・・・内側仕切壁、１
４°°・外側仕切壁、１５・・・遮熱室、し７・・・加
圧ガス供給機構、２１・・・液面検出器（液面制御機構
）。 ２２・・・液面制御回路（液面制御機構）、２３・・・
輻射防止板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　原子炉容器内面と所定の間隔をもって設けら
   れ下端部と上記原子炉容器内面との間が閉塞され、また
   上端部が冷却材の液面より上方に突出した内側仕切壁と
   、この内側仕切壁と上記原子炉容器との間に設けられ、
   上端部と上記原子炉容器内面との間が閉塞され、下端部
   と上記原子炉容器内面との間が上記内側仕切壁と原子炉
   容器内面との間に開放された外側仕切壁と、この外側仕
   切壁と上記原子炉容器内面との間に加圧ガスを供給して
   、この外側仕切壁と原子炉容器内面との間の冷却材液面
   を外側仕切壁の下部まで押し下げる加圧ガス供給機構と
   、上記外側仕切壁と原子炉容器内面間の冷却材液面の位
   置を検出してこの冷却材液面の位置に対応して上記加圧
   ガス供給機構の加圧ガス供給を制御し、この冷却材液面
   の位置を一定に維持する液面制御機構とを具備したこと
   を特徴とする高速増殖炉の熱遮蔽装置。 （２：　　前記外側仕切壁と原子炉容器内面との間には
   、輻射熱を反射する輻射防止板が設けられていることを
   特徴とする。前記特許請求の範囲第１項記載の高速増殖
   炉の熱遮蔽装置。