JPS5880596A - 鋼製圧力容器内におかれた炉心構造の安全保護設備 - 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、ガス冷却高温原子炉と、冷却ガス回路に配設
された熱交換装置と、これに装置さ関する。

先行技術としては、原子力による熱発生のなめの高温胤
子炉と、それにより得られな熱の利用のための装置が共
に圧力容器内に設置された設備が知られている。この場
合、熱の排出は冷却ガスによって行われる。冷却ガスは
送風機によって、閉じた回路、す々わち一次回路をな１
−。

て炉心と熱交換装置を循環する。余熱の排出のために、
特別の製電、例えば補助熱交換器と補助送風機を設ける
仁とができる０、シかし、−次回路の構成部品の配列と
設計を特別に考えるＣとによって、この糧の装置を廃止
することも可能である。

例えば、トリウム高温原子炉（ＴＨＴＲ３００ｕ）でゆ
、熱交換器、送風機および二次側系統と部品自体は、す
べての余熱が熱交換器の一次ｇ４運転系統を介して排出
されるように構成されている。この場合、上から下へと
炉心を通り、下から上へと熱交換器を通る流れの態様は
、正常運転時の流れに等しい、しかし、余熱の、確実な
併出のためｋは、自由対流で上昇する熱ガスによって冷
ガス区域を危険にさらすことがないように、送風機がい
つでも作動準備を整えていなければならない。

ガス冷却高温原子炉を有する別の炉心設俯、すなわちＡ
ＶＲ型の設備においては、熱交換器が炉心の上に配設さ
れ、冷却がスが下から上へ炉′心と熱交換器の双方を貫
流する。炉心の下にある送ｍ機が停止すると、余熱は自
然対流にょう−［、炉心の周囲の付属品に排出される。

この付属品は黒鉛反射材外被のほかに、黒鉛外被を取囲
むカー、ｊｆン煉瓦外被を具備する。カーダン煉瓦外被
は遮蔽と断熱のために使用される。放出される核分装生
成物を確実に閉じこめるために、上記の付属品は二重の
気密の鋼製圧力容器によって取囲まれる。２個の鋼製圧
力容器のあいだにある出鉄鉱と褐鉄鉱の充填物は、生物
学的遮蔽の役割をする。

前述のＴＨＴＲ３００型′構造においては、ブレストレ
ストコンクリート圧力容器が生物学的遮蔽の役割を担当
する。この圧力容器は、中央のケイプに炉心と熱交侠器
を収容する。ｆ、レストレストコンクリート圧力容器は
、放射線遮蔽に役立つばかりでなく、炉心設備の完全な
耐圧シ−型式の鋼製圧力容器内におかれた炉心構造から
出発する０本発明の目的は、一方では炉心構造が外部の
影響から守られ、環境のために放射線と当該構造内部に
発生する故障の結果とに対する確実な保護が与えられ、
他方では故障の場４に余熱の排出が確実に保証されるよ
うに改良された炉心構造のための安全保護設備を提供す
るにある。

本発明による安全保護設備は、鋼製圧力容器が安全保護
外被によりて密接に取囲まれ、当該外被が間隔を置いて
同心に配設された２個のおおむね円筒形の内側及び外側
コンクリート・シェルト、これら両シェルのうち外側コ
ンクリート・シェルに一体に連結されたコンクＩＪ　−
ト天井と、両コンクリート・シェルに一体に連結される
とともに鋼製圧力容器を支持する円形台座とからなり、
内側コンクリート・シェルに自然循環式コンクリート冷
却系統が配設され、当該系統中を冷却水が閉じた回路を
なして循環し、コンクリート冷却系統の中を循環する冷
却水の再冷却のための第２の冷却系統が設けられた構成
となっている。

本発明の安全保護外被によって、一方では炉心と一次回
路部品の十分な放射線遮蔽が得られる。すなわち安全保
護外被は生物学的遮蔽の働きをするのである。他方では
一次回路の漏ｔ＊＝’圧力放出事故でｍＷ圧力容器から
放射能洩れが起こった時に、安全保護外被が炉心構造を
確実に閉じこめる。すなわち、冷却ガスを鋼製圧力容器
の中に封入するばかりでなく、核分裂生成物を制止する
ための別の障壁をなすのである。

又、核種された粒子の形で核分裂物質を含む球形燃料擬
木を有する炉心の場合は、この種の第１の障壁は燃料要
素自体である。本発明の安全保護外被によって、濾過器
またはガス清浄設−備を経て冷却ガスを環境に整然と放
出することが保証されるまで、−次回路の漏洩を制止す
ることができる。

また、安全保護外被は、外部からの作用に対する炉心構
造の保護を担当する。外部からの作用とは、例えば、地
震、飛行機の墜落あるいは爆発の圧力波などである。同
時に安全保護外被は、鋼製圧力容器の支持構造の役割も
する。外側コンクリート・シェルは原子炉の保護建物の
機能を有する一方、内側コンクリート・シェルは核分裂
生成物および核分裂破片に対する保護を担当する。

これらの様々な任務を遂行するために、安全保護外被の
コンクリートを不当な加熱力・ら守らなければならない
。そこで、本発明においては、内側コンクリート・シェ
ルの内部ニフンク９−ト冷却系統が設けられる。この冷
却系統は通′ｇ１放射線によってコンクリートに誘起さ
れる熱と鋼製圧力容器の損失熱を排出する。鋼製圧力容
器の熱吸収は、実質的に熱放射によって行わオＬる。コ
ンクリートからの熱の排出は直接的接触によって行われ
る。

通常、余熱の排出を担当する装置が故障のため働かない
場合は、本発明においては、上記の運転用コンクリート
冷却系統が余熱の排出にも使用される。余熱排出装置と
してまず第一に考えられるのは、運転用二次回路または
補助冷却系統を有する熱交換器・送風機ユニｙ）である
・送風機が停市しても、−次回路の冷却ガス圧が十分に
―く、十分な自然対流が発生し、維持されるならば、−
次側の余熱排出を保証することができる。しかし、−次
側の熱の抑制が働かない時は、本発明においては自然対
流と伝導と放射によって鋼製圧力容器に熱が排出され、
そこから、内側コンクリート・シェルにあるコンクリー
ト冷却系統に、実質的に放射によって熱が伝達される。

Ｕ圧装置の故障による冷却ガス喪失や一次回路の全冷却
装置の停止の場合でも、余熱は鋼製圧力容器の表面を介
してコンクリート冷却系統に排串され、核分裂生成物が
燃料要素から多量に放出されることはない・ コンクリート冷却系統は、内側コンクリート・シェルの
上に載設され、水を充填した大気圧下の環状画架タン、
りと、当該タンクに連通ずる多数の也直の上昇管、およ
び下降管から成り、上昇管が内側コンクリート・シェル
の鋼製圧力容器に臨む側に配設されるとともに下降管が
外側コンクリート・シェルに臨む側に配設されることが
好ましい、コンクリート冷却系統の中を循環する水の再
冷却は、高架タンク内に発生する熱を外部に排出する第
２の冷却系統によって行われる。

コンクリート冷却系統の再冷却の一部または全部が停止
すると、高架タンクと管路系統の内蔵する水が毎時的２
ないし３）ンの割合で蒸発する。従うて、積極的な対策
がなくても、高架タンクの容積と貯水量に応じて数日に
わたって余熱の排出を保証することができる。

このような故障を仮定した場合、鋼製圧力容器の温度が
４００℃に達しないことは明らか−Ｃある。

高架タンクに水補給装置を設けることが好ましい。この
装置を作動させることによって、コンクＱ−）冷却系統
の蒸発の後、余熱の排出を任意の期間のあいだ維持する
ことができ、あるいは、コンクリート冷却系統を高い排
熱効率で操作することができる。

高架タンクに（ヰ気管を連結し、この排気管に調圧弁を
配役することが好ましい。

鋼製圧力容器からコンクリート冷却系統の上昇管への熱
伝達は実質的に放射によって行われるから、上昇管に方
位すれまたはひれ付壁体を装備することが好ましい。鋳
物製の冷却板を上昇管に取付けることもできる。

Ｗ４製圧力容器の内部に設置された一次回路部品、例え
ば熱交換器や循環送風機の保守・修理作業を行うことが
できるように、複数個の大きな開口を安全保６＊外被に
設けることが好ましい。

この開口を介して上記の部品の解体を行うことができる
。取外し可能な耐圧気密の蓋体を外側コンクリート・シ
ェルに載置または挿着することによって上記の開口が閉
鎖される。

内側コンクリート・シェルは、中間区域に内向きの７ラ
ンノ状肉厚部を具備し、ここにリングを支えることがで
きる。リングは地震の負荷が掛かる時に、鋼製圧力容器
を（６）定するの力；任務である。従って、鋼製圧力容
器は内側コンクリート・シェルにだけ支承される。外側
コンクに及ばされるであろう。

一方、安全保護外被は、両コンクリート・シェル並びに
円形台座と一体に連結されたコンクリート製リング状支
持体の上に支えること力；゛Ｃきる。鋼製圧力容器は上
記円形台座の上に支承される。

両コンクリート・シェルのあいだにある環状室には、運
転中にある程度立入可能であって、作業空間として使用
することが好ましい。

以下、図面に示す本発明の炉心構造のための安全保護設
備の実施例を説明する。

第１図には、多数の構成部材よりなる円編Ｊ杉鋼製圧力
容器１が示されている。当該圧力容器１０個々の構成部
材は７ランノ２によ、て互いに連結されている。圧力容
器Ｉの中に炉１Ｂ構造が据え付けられている。当該炉心
構造は容器の下部にある出力１０−ＯＭＷｅの高温小型
原子炉と、容器の上部に配設され、複数個の蒸気発生器
および仁れに後置された循環送風機を具備する熱利用系
統から成る。上記の部品のうち循環送風機３だけが示さ
れている。循環送風機３は鋼製圧力容器１の上半部分の
下部において側部に取付けられている。鋼製圧力容器１
けコンクリート製の円形台座４の上に載置されてψる。

鋼製圧力容器１の周囲に密接して安全保護外被５が配設
される。当該外被５は、実質的に円筒形をなす２個のコ
ンクリート・シェルすなわち内側コンクリート・シェル
６と外側コンクリート・シェル？、および両コンクリー
ト・シェルと一体に連結されたコンクリート天井９から
成る。円形台座４も、また、安全保護外被５に一体に設
けられている。安全保護外被５は、２個のコンクリート
製のリング状支持体１０ｅｌｌの上に支承される。安全
保護外被５はこの支持体と一体に連結されている。両コ
ンクリート・シェル６．７のあ−だに環状室８が設けら
れ、ここにはある程度、立入可能になっているとともに
作業空間として使用することができる。

コンクリート天井９と安全保護外被５の中間区域の外周
面に大きな開口が複数個設けられるとともに、当該開口
は取外し可能な耐圧気密の蓋体１２によってそれぞれ閉
鎖されている。コンクリート天井９の開口１３全通して
熱利用系統の蒸気発生器に近寄ることができ、この部品
の解体も可能である。安全保護外被５の外周面に設けら
れた開口１４は、内側コンクリート・シェル６の循環送
風機３を収容する。蓋体１２を挿着した外側コンクリー
ト・シェル（第１図では一方の蓋体１２が取除かれてい
る）は、開口１４０区域が肉厚になりていて補強されて
いム、当該開口１４を介して循環送風機３を取外したり
、あるーは保守・点検作業をこの開口を通して行うこと
ができる。

内側コンクリート・シェル６は鋼製圧力容器１の中間７
ランジ２０区域に、内側へ突出する肉厚部１５を有する
。鋼製圧力容器ｌの上に嵌め込まれたリング１６が、こ
の肉厚部１５の内周面により支持されている。このりン
グ１６は鋼製圧力容器１に対する耐震装置の役割をする
。

円形台座４には、吸収棒とその駆動装置から成るスクラ
ム系統１８のための貫通孔１１が設けられている。中央
貫通孔１９け球体抽出管２０を収容している。この構造
は、球形燃料要素で高温小型原子炉を運転する場合の態
様を示す。蒸気発生器の給水管２１と生蒸気管２２は安
全保護外被５の外側で、当該外被５を取囲む原子炉建物
２３の下方に配管され、支持体１１を水平に貫通してい
る。

４個の蒸気発生器を有する、上記の出力の炉心の場合、
２個のコンクリート・シェル６および７は環状室８を含
めて約２．７０　ｔｍの厚さを有　　　　□する。その
うち内側コンクリート・シェルの肉厚が０．７０ｍ、環
状室８０幅員が０．８０　ｍである。

内側コンクリート・シェル６を過度の熱応力から守るた
めに、安全保護外被５はコンクリ−ト冷却系統２４を有
する。コンクリート冷却系統２４は、同時に、炉心構造
の一次側余熱排出装置の停止の際に、余熱の排出を担当
、することも任務とする。自然循環で操作されるフンク
リ−）冷却系統２４を第２図に示す。

コンクリート冷却系統２４は大気圧下の環状高架タンク
２５と、多数の上昇管２６および下降管２１から成る管
路系統を具備する。当該管路系統中を冷却水が閉じた回
路をなして循壊すゐ。管路系統は高架タンク２５に連通
ずる。約１００−の水を収容する高架タンク２５は、内
側コンクリート拳シェル６の上に載置される。

高架タンク゛２５は、同じく冷却水が循環する第２の冷
却系統２８と連通する。この第２の冷却水系統は、高架
タンク２５において発生する熱を外部に排出する。

上昇管２６は、内側コンクリート・シェル６の鋼製圧力
容器１に臨む側の内部に配管されている。下降管ｘ’ｒ
は外側コンクリート・シェル１に臨む１側にある。

上昇管２６には、図示されていないが、方位ひ−れまた
はひれ付壁怪゛を風偏することができる。

安全保護外被５が、外へ通じる排気管２９が高架タンク
２５に連通ずる。排気管２９に調圧弁３０が配穀されて
いる。水補給装置（図示せず）によりて、画架タンク２
５の中の水を随時補充することができる。

一次冷却回路から余熱を排出する時は、熱は実質的に鋼
製圧力容器１から放射によって安全保護外被５の内側コ
ンクリート・シェル６に伝達嬶、れる。上昇管２６を上
昇する水による熱の吸収は、熱伝導によって行われる。

熱は高架タンク２５に−運ばれ、そこで第２の冷却水系
統２８に排出される。

冷却水系統２８が停止すると、高架タンク２５の水が熱
せられ、蒸発する。この条件のもとでも積極的対策なし
に、２ないし３日間にわたって余熱の排出を維持するこ
とができる。それ以上の期間を必要とする時は、水補給
装置によりて高架タンク２５を再び充填することができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はコンクリート冷却系統を省略して示す本発明の
安全保護設備の全体の縦断面図、第２図はコンクリート
冷却系統を備えな態様で示すとともに第１図の構造に比
して簡略されるとともに小型化されな本発明の炉心構造
のための安全保護設備の縦断面図である。 １・・・鋼製圧力容器、４・・・円形台座、５・・・安
全保護設備、σ・・・内側コンクリート−シェル、２・
・・外側コンクリート・シェル、９・・・コンクリ−）
天井、２４・・・コンクリート冷却系統、２８・・・第
２の冷却系統。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　ガス冷却高温原子炉と、冷却ガス回路に配設され
   た熱交換装置と、これに後置された循環送風機とを有し
   、円筒形鋼製圧力容器内におかれた炉心構造のための安
   全保護設備において、鋼製圧力容器（１）が安全保護−
   外被（５）によって密接に取凹まれ、当該外被（５）が
   、同一を置いて同心に配設された実質的に円筒形の内　
   ・１１及ヒ外側コンクリート・シェル（６，７）と、こ
   れら両シェルのうちの外側コノクリート・シェル（７）
   に一体に連結されたコンクリート人件（９）と、前記′
   両コンクリート・シェル（６゜１）に一体に連結される
   とともに圧力容器（１）を支持する円形台座・（４）と
   から成り、内側コ／クリーシ・シェル（６）に自然循環
   式コンク１３−　）冷却系統（２４）が配設され、当該
   系統中を冷却水が閉じた回路をなして循環し、更に、当
   該冷却系統（２４）の中を循環する冷却水の再冷却のた
   めの第２の冷′却系統（２８）が設・けられていること
   を特徴とする安全保護設備。 、２．　　コンクリート冷却系統（２４）が、内側コン
   クリート・シェル（６）の上に載置されて、大気圧下で
   水を充填した環状高架タンク（２５）と、当該高架タン
   ク（２５）と連通ずる多数の垂直の上昇管（ｚ　６）°
   および下降管（２７）とから成り、当該上昇管（２６）
   が内側コンクリ製 一ト・シェル（７）のＭＪｆｉ圧力容器（１）に臨−む
   側に配設されるとともに前記下降管（２７）が外１ｊｉ
   ｌ　；Ｉンクリート・シェル（７）に臨む側に配設され
   、かつＦＩＩＪ　Ｂｔ　Ｓ架タンク（２５）に生じる熱
   が鳩２の冷却水統（２ｊ）により外部に排出されてなる
   特許請求の範囲第１項に記載の安全保護設備。 ３　高架タンク（２５）に水補給装置を設けてなる特許
   請求の範囲第２項に記載の安全保護設備。 ４、高架タンク（２５）が調圧弁（３０）番配設しな排
   気管（２９）を具備してなる特許請求の範囲第３項に記
   載の安全保護設備。 ５、上昇管（２６）に方位配列のひれ、または、ひれ付
   壁体を設けてなる特許請求の範囲第２項に記載の安全保
   護設備。 ６、上昇管（２６）に鋳物製冷却板を取付けて々ｂ特許
   請求の範囲第２項に記載の安全保護外被。 ７、安全保護外被（５）が複数個の大きな開口（１３，
   １４）を有し、当該開口が外側コンクリ−Ｆ・シェル（
   ２）において、取外し可能な耐圧気密の蓋体（１２）に
   よって閉鎖されて表る特許請求の範囲第１項に記載の安
   全保護設備・ ８、鋼製圧力容器（１）の略中間部かり、ングー（１６
   ）ｔ−、介して、内側コンクリ−）・シェル（６）に支
   えられ、当該内側コンクリート・シェル（６）が、この
   支持区域において、内側へ突出する肉厚部（１５）を有
   してなる特許請求の範囲第１項に記載の安全保護設備。 ９、　安全保護外被（５）が、両コンクリート・＼ シェル（６，７）と一体に結合され次リング状支持体（
   ｒｏ、Ｊｘ）上に支承されてなる特許請求の範囲第１項
   に記載の安全保護設備。 １０、　　内側及び外側コンクリート・シェル（６゜１
   ）のあいだにある環状室（８）を作業空間として使用し
   つる特許請求の範囲第１項に記載の安全保護設備。