JPS59150377A - 原子炉 - 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、いわゆるタンク型に構成された原子炉の改良
に関する。

〔発明の技術的背景〕

原子炉、たとえば高速増殖炉は、一般に、冷却材として
液体金属ナトリウムで代表される液体金属を用い、かつ
軽水炉型原子炉に比較して高い温度で運転される。この
ような高速増殖炉にあっては、原子炉運転開始時や停止
時に、ｆｔ容器、炉心機材、配管等が熱応力で損傷され
るのを防止するため、通常、これら構成部材の肉厚を薄
くする方式が採用されている。

しかし、上述のように原子炉構成部材の肉厚を薄くする
ことは、たとえば地震等の振動荷重に対して強度伯に弱
くなることを免れ得ない。

たとえば、液体金属冷却材が通流する一次配管系を薄肉
にすることは安全上問題である。

そこで、このような問題を解法するために、可能な限り
配管領を無くするようにした原子炉、すなわち、具体的
【Ｃは一次冷却材と二次冷却材とを熱交換させる一次熱
交換器や冷却材循環テンノを原子炉主容器内に設置する
ようにした、いわゆるタンク型原子炉構造が瑚見られて
いる。

このタンク型の原子炉は第１図に示すように、原子炉主
容器１の内部に炉心２、冷却材３および図示しない一次
熱交換器、冷却拐循環ポンプ等を収容し、上’＞ｊｌｌ
＋開口をいわゆるルーフスラブ４で蓋した構造となって
いる。そして上記原子炉主客器１は、上記ルーフスラブ
４を支持部材として用い、このルーフスラブ４を介して
原子炉室５の側壁６に固定されて原子炉室５内に吊下げ
られている。

前記炉心２は炉心支持部材７を介して原子炉主容器１の
側壁に環状に形成された厚肉部８に固定されている。さ
らに、原子炉主容器１の外側にはこの原子炉主容器１を
覆うように安全容器９が設けられている。そしてこの安
全容器９の上端開口も原子炉主容器１と同様にルーフス
ラブ４に固定されている。ここで、安全容器９は、原子
炉主容器１に万一異常が生じて冷却材３が原子炉主容器
１外）漏れた場合でも、冷却材３が原子炉室５内へ漏れ
出ることを防止するとともに、必要最少限の量の冷却材
３を原子炉主容器１の内部に留めておく役割をはたし、
安全上最も重要な機材の−っである。

このようなタンク型原子炉構造を採用することによって
、−次熱交換器や冷却材循環系の配管を無くすることが
でき、地震に対する安全度を向上させることができる。

〔背景技術の問題点〕

しかしながら、上述のタンク型原子炉構造を採用した原
子炉であっても地震振動荷重に対して十分だとは言えな
い。原子炉主容器１はルーフスラブ４の周辺部で原子炉
室５の側壁６で支持され原子炉室５内に吊下げられてい
るので、この原子炉を力学モデルに置換えると、上記原
子炉の系は、一端固定支持の片持梁構造と考えることが
できる。したがって、外部から原子炉主容器１に水平方
向の地震入力が加わった場合、第２図に示すような曲げ
剪断振動が発生する。

この振動の固有振動数は、原子炉主容器１の曲げ剛性と
、炉心２、冷却材３、−次熱交換器等の内部機材を収容
した原子炉主容器１全体の重量とによって決まる。タン
ク型原子炉構造においては、前述の如く熱応力上の点か
ら原子炉主容器１の側壁を薄くしているため上記の曲げ
剛性が小さく、さらに内部に一次熱交換器、ポンプ等が
収容されているので原子炉主容器１全体の重量が重い。

したがって、タンク型原子炉構造の固有振動数は、−次
熱交換器を原子炉容器の外部に設置したループ型原子炉
構造の場合に比・較して低い。実際に計算してみると上
記原子炉主容器１全体の重量は数千トンとなシ、第２図
に示す力学モデルの固有振動数は数ヘルツとなる。この
数値は地震における地盤の卓越振動数にほぼ一致する。

したがって、地震発生時に原子炉主容器１は共振状態を
示し、この原子炉主容器１のルーフスラブ４との連結部
の近傍に大きな曲げ剪断応力が生じる可能性がある。

上記のような事態を回避するために、原子炉主容器１に
振れ止め装置を取付ることによって振動を抑制すること
が考えられる。しかしながら、原子炉主容器１に振れ止
め装置を取付る場合にあっては次のような問題がある。

すなわち、一般にタンク型原子炉にあっては、第１図に
示すように原子炉主容器１は安全容器９にて覆われてい
るので、上記振れ止め装置を直接原子炉主容器１と原子
炉室５の壁面との間に設置できず、必ず安全容器９を介
して振動を抑制しなければならない。したがって、十分
な振動抑制効果が得られなかったシ、振れ止め装置が複
雑化する問題がある。また、原子炉運転中にあっては、
原子炉主容器１と安全容器９との間に太きな温度差が生
じるので、上記振れ止め装置を上記温度差による原子炉
主容器１と安全容器９との間の熱膨張差を吸収できるよ
うな構造にしなければならない。したがって、振れ止め
装置がさらに複雑化するおそれがある。

〔発明の目的〕

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、そ
の目的とするところは、タンク型の特徴を損う仁となく
、また全体の複雑化を招くことなしに、地震発生時等に
おける原子炉主容器の振動を減少させることができ、も
って安全性向上化を図ることができる原子炉を提供する
ことにある。

〔発明の概要〕

本発明は、炉心を収容する主容器と、この主容器を取シ
囲むように配置された安全容器とが、その上端部におい
て原子炉室構成物に固定されてそれぞれ吊下げ状態に支
持されるとともに上記炉心が上記主容器の側壁内面から
延びるように設けられた支持部材によって支持されてな
る原子炉において、前記主容器の側壁と前記安全容器の
側壁との間および上記安全容器の側壁と前記原子炉室の
側壁との間で、かつ上記主容器の前記支持部材固定位置
近傍に周方向に亘って振動緩衝器をそれぞれ介在させて
なることを特徴としている。

〔発明の効果〕

このような構成であ−ると、地震時に原子炉主容器が水
平方向に振動しようとすると、この原子炉主容器に発生
した振動エネルギは、まず、この原子炉主容器と安全容
器との間に介在する緩衝器を介して安全容器に伝達され
る。このとき、上記緩衝器は振動エネルギを吸収するの
で、安全容器に伝達される振動エネルギは減少したもの
となる。次に、安全容器に伝達された振動エネルギは、
この安全容器と原子炉室側壁との間に介在する緩衝器を
介して原子炉室の側壁に伝播しようとするが、今、上記
側壁の剛性が非常に高いものとすると、振動エネルギは
上記緩衝器にて吸収される。したがって、原子炉主容器
に発生した水平方向の振動エネルギの大部分は上述の緩
衝器にて吸収されるので、原子炉主容器が大きく振動す
ることはない。その結果、原子炉主容器の上端支持部近
傍に大きな曲げ剪断応力が生じることを防止できる。な
お、緩衝器にこの緩衝器よシばね定数の小さいばね等を
付加すれば主容器と安全容器の半径方向の熱膨張差を吸
収できるとともに衝突初期の衝撃力を緩和することがで
きる。

また、特に、上述した緩衝器を前記支持部材の主容器へ
の固定位置近傍に設けているので、緩衝器が動作したと
きの反力で主容器が変形するのを防止できる。すなわち
、炉心は重量が１０００）ン近くあシ、そのような重量
物を支持する炉心支持部材は、通常、耐震強度り十分量
な構造となっている。また同様な理由によシ炉心支持部
材が接合される部分の主容器壁も肉厚を厚くして補強さ
れている。したがって、緩衝器が動作したときの反力は
構造的に剛な炉心支持部材と主容器の補強部で受けるた
め、薄肉構造５のる主容器が反力により局部的に変形す
ることを避けることができる。

したがって、簡単な構造の緩衝器を設置することによっ
て、従来のタンク型構造の原子炉よシもさらに安全性を
向上させた原子炉を提供できる。

〔発明の実施例〕

第３図は本発明の一実施例に係る原子炉の概略構成を示
す断面図であり、第１図と同一部分は同一符号で示しで
ある。したがって重複する部分の説明は省略する。

この実施例の原子炉においては、原子炉主容器１の側壁
に環状に形成された厚肉部８に対向する安全容器９の側
壁内面に複数の第１の緩衝器１１を周上に分布配置し、
さらに安全容器９の側壁の上記第１の緩衝器１１が取付
られた部分に対向する原子炉室５の側壁部分にそれぞれ
凹部１２を形成し、これら各凹部１２の底壁面に第２の
緩衝器１３を設置している。

前記第１および第２の緩衝器１１．１３としては、第４
図に示すようにばねを使用した摩擦緩衝器の一種である
同一構成の輪はね緩衝器が使用されている。このような
輪ばね緩衝器は図示するように、有底の円筒容器１４の
内部に、。

内側に傾斜のある摩擦面を有したリング状の外輪１５と
外側に傾斜のある摩擦面を有したリング状の内輪１６と
を交互に積層してなる輪ばね１７を配置し、この輪ばね
１７の端部を鋳する端板１８の中央部に設けられた円形
の凹部内にコイルばね１９を設けたものとなっている。

なお、上記コイルばね１９のばね定数は輪ばね１７のば
ね定数よｐ低く設定されている。さらに、第１の緩衝器
１１および第２の緩衝器１３の円筒容器１４はそれぞれ
安全容器９の側壁内面および凹部１２．の底壁面にボル
ト２０でそれぞれ固定されている。そして、通常運転時
においては、各コイルはね１９の先端が原子炉主容器１
の厚肉部８の外周面および安全容器９の側壁外周面にそ
れぞれわずかに接触するように設定されている。

このような構成の原子炉にあって、たとえば地昶発生時
のように外部から原子炉主容器１に水平方向の衝撃人力
が加わった場合、原子炉主容器１に発生した振動エネル
ギは、前述したように第１の緩衝器Ｌユおよび第２の緩
衝器Ｌユにて吸収されるので、原子炉主容器１が大きく
振動することはない。その結果、原子炉主容器１のルー
フスラブ４との連結部の近傍に大きな曲げ剪断応力が生
じることを防止できる。また、コイルばね１９の先端は
原子炉主容器１の厚肉部にわずかに接触しているのみで
あ）、上記コイルばね１９のばね定数を小さい値に設定
しているので、原子炉主容器１と安全容器９との間の軸
方向および半径方向の熱膨張差を第１の緩衝器１１にて
十分に吸収できる。

また、特に本実施例の各緩衝器１１．１３には輪ばね１
７よシばね定数の小さいコイルはね１９を設置している
ので、このコイルばね１９にて振動発生初期の瞬間的な
衝撃力をある程度吸収できる。したがって、前述した振
動吸収効果をさらに向上させることが可能でちる。

さらに、各緩衝器１１．１３−および原子炉主容器１の
厚肉部８を力の伝達方向に対し同軸的′に配置している
ので、各緩衝器１１．１３が動作したときの反力は内周
面に炉心支持部材７が固定された厚肉部８の外周面にて
受けることになる。したがって、原子炉主容器１の側壁
が局部的に変形することはない。

以上説明したように、本実施例のように原子炉を構成す
ることによって、従来の原子炉よりもさらに安全性を向
上させることができる。

第５図は本発明の他の実施例に係る原子炉の要部を示す
断面図であ弘第４図と同一部分は同一符号で示しである
。したがって重複する部分の説明は省略する。

この実施例の原子炉においては、第１および第２の緩衝
器具、王土として摩擦緩衝器の一種である重ね皿ばね緩
衝器を使用している。このような重ね皿ばね緩衝器は第
５図に示すように、有底の円筒容器２３の内部に、中心
部に孔が形成された皿状の皿ばね２４を複数枚重ね合せ
てなる重ね皿ばね２５を配置し、この重ね皿ばね２５の
端部を蓋する端板２６の外面にスライドノクット２７を
貼付たものとなるている。

このように構成された第１および第２の緩衝器２１．２
２であれば、重ね皿ばね２５が第４図における輪はね１
７と同様の作用を行い、第３図に示した実施例と同様な
効果全骨ることが可能である。

第６図は本発明のさらに別の実施例に係る原子炉の要部
を示す断面図であシ、第４図と同一部分は同一符号で示
しである。したがって重複する部分の説明は省略する。

この実施例の原子炉においては、第１および第２の緩衝
器３１．３２として第６図に示すようなオイルダンパ３
３とこのオイルダンツク３３の先端面に貼付られたスラ
イドノ４ット３４とで構成された油圧緩衝器を使用して
いる。このような油圧緩衝器であっても、第３図の実施
例と同様な効果を得ることができる。

また、緩衝器は防振ゴム製のゴム緩衝器を使用してもよ
く、これをタガ状に形成して容器全周に連続して設けて
も良い。さらに異る形式の緩衝器を状況に応じて組合せ
ても同様な効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のタンク型原子炉の概略構成を示す断面図
、第２図は地震発生時における従来の原子炉主容器の振
動モードを説明するための図、第３図は本発明の一実施
例に係る原子炉の概略構成を示す断面図、第４図は同原
子炉の要部を示す断面図、第５図は本発明の他の実施例
に係る原子炉の要部を示す断面図、第６図は本発明のさ
らに別の実施例に係る原子炉の要部を示す断面図である
。 １・・原子炉主容器、２・・・炉心、３・・・冷却材、
４・・・ルーフスラグ　５・・・原子炉室、７・・炉心
支持部材、８・・厚肉部、９・・・安全容器、１１゜２
１．３１・・・第１の緩衝器、１３．２２．３２・・・
第２の緩衝器、１４・・・円筒容器、１７・・・輪ばね
、１９・・・コイルばね、２５・・・重ね皿ばね、２７
．３４・・・スライドノぐット、３３・・・−オイルダ
ン　ノや　。

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　炉心を収容する主容器と、この主容器を取シ
   囲むように配置された安全容器とが、その上端部におい
   て原子炉室構成物に固定されてそれぞれ吊下げ状態に支
   持されるとともに上記炉心が上記主容器の側壁内面から
   延びるように設けられた支持部材によって支持されてな
   る原子炉において、前記主容器の側壁と前記安全容器の
   側壁との間および上記安全容器の側壁と前記原子炉室の
   側壁との間で、かつ上記主容器の前記支持部材固定位置
   近傍に周方向に亘って振動緩衝器をそれぞれ介在させて
   なることを特徴とする原子炉。
2. （２）　　前記振動緩衝器は、ば、ねを使用した複数の
   摩擦緩衝器であることを特徴とする特許請求の範囲第（
   １）項記載の原子炉。
3. （３）前記振動緩衝器は油圧緩衝器であることを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項記載の原子炉。
4. （４）前記振動緩衝器はゴム緩衝器であることを特徴と
   する特許請求の範囲第（１）項記載の原子炉。
5. （５）前記振動緩衝器は、ばね定数の異る複数の振動緩
   衝機構を有するものであるととを特徴とする特許請求の
   範囲第（１）項記載の原子炉。