JPS5952796B2 - 原子炉主容器の断熱装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、容器などの壁の断熱装置に関し、限定するも
のではないが特に、水、蒸気、ガスまたは液体金属で冷
却された原子炉の容器に用いられる。

また、本発明は、特に、液体金属ことにナトリウムの所
与の量を収容した高速炉の主容器に用いられる。

この液体金属は、容器中に装着された炉のコアを通って
循環し、原子核分裂過程によって発生した熱を吸収し、
次にこの熱を同様に容器中に浸漬された熱交換器へ返還
する。

液体金属の循環は、コアの周囲に熱交換器から離れた関
係で設けられたポンプによって行われる。

この型式の原子炉装置では、液体すｌ−ＩＪウム冷却剤
を収容した主容器は、垂直の軸線を有しその下端におい
て半球形端壁が延びている横方向の円筒形シェルの形状
に通常設計され、この容器は、上部が開放されていて鋼
張りの水平コンクリートのアーチ屋根から懸吊されてい
ることは公知である。

アーチ屋根と容器中のすトリウムの水位との間の自由空
間は、通常のアルゴンから成る不活性ガスの絶縁層で充
満され、このガスは、炉の運転の際にナトリウムのエア
ロゾルと共に装入される。

また、コアと、熱交換器のポンプとを通るナトリウムの
循環が行われるため、主容器は、壁の厚さがより薄い第
２容器を通常内蔵していることも公知である。

この第２容器ないし内側容器は、２つの区劃に区分する
ための横方向の斜壁を有し、この区劃内にナトリウムが
、熱交換器を通る前後の夫々の異なる温度で収容されて
いる。

この斜壁は、有利に端縁ないしリムを有し、このリムは
主容器の壁に接合している。

最後に、主容器を冷却し、この容器が垂直面で過度の温
度勾配を有しない様になることを保証するため、従来の
解決方法は、熱交換器の出口で冷ナトリウムの流れの一
部の向を変え、主容器を裏当てする邪魔板と主容器の内
面との間においてこの内面に接触させて循環させること
である。

この邪魔板は、ある場合には内側容器の斜壁に接合され
、主容器に対向した壁の輪郭を形成し、これによって連
続的環状空間を限定する如く斜壁を延長することができ
る。

しかしながら、この型式の設計で主容器を冷却するため
にナトリウムの流れの一部、即ち全体の流れの３％程度
の部分を除外することは、装置の熱効率を制限する無視
出来ない原因になる。

更に、この設計による解決は、１２００ＭＷｅ程度の大
出力炉において２０ＭＷ程度の熱損失であるから、相対
的な程度の有効さが得られるに過ぎない。

総ての場合において、上述の主容器と、環状空間を限定
する内側容器の延長部は、炉のアーチ屋根の下の不活性
ガス絶縁層内にその自由端を有していることに注目すべ
きである。

炉の運転中に生じる熱サイクル時に直径と高さの両者の
著しい寸法変動のため、環状空間を漏洩密の状態で絶縁
する如く上述の内側容器を例えば炉のアーチ屋根の如き
剛性構造体に取付けることは出来ない。

従って、この環状空間は、ナＩ・リウムの水位上の不活
性ガスと圧力の平衡状態にある。

本発明は、主容器と、該主容器によって包囲された内側
容器との間に限定された環状空間内にあって、該環状空
間内の熱交換を制限し、従って熱サイクル時の主容器内
、特に該容器が炉のアーチ屋根から懸吊されている該容
器の個所において生じる応力を最大程度に低減する役目
をしている自由端末部を備えた容器の断熱装置、特に液
体金属で冷却された高速炉の主容器の内壁の断熱装置に
関する。

本発明によれば、容器、特に、液体金属で冷却されてい
る高速炉の主容器の内壁に用いられ、該主容器によって
包囲されると共に自由端を有する内側容器と該主容器と
の間に限定された環状空間内にある断熱装置であって、
該断熱装置は複数の積重なった弾性断熱要素を含み、該
要素は２つの前記容器の共通軸線のまわりに円周方向に
延びており、また、該要素はＬ断面部材の対向する横方
向の面の間に小さな隙間を有して一方が他方の内側に嵌
合された２つのし断面部材によって各々が形成されてい
る半分のケーシングによって構成されており、該半分の
ケーシングの内側内に限定された空間には可撓性で圧縮
可能な断熱材料が充満されており、更に、前記断熱装置
は前記環状空間のすべてに充満されていて、前記要素は
ねし又はボルト等の手段によらずに、付着又は摩擦力の
みによって保持されていることを特徴とする断熱装置が
提供される。

一般的に言って、この記述に使用した「内側容器」とい
う言葉は、最も広い意味で解釈すべきことを指摘してお
く。

従って、この断熱装置は主容器の内壁と、該内壁によっ
て包囲され、内側容器自体の外面、または該内側容器に
接合していてもしていなくてもよい平行なシェルないし
邪魔板のいずれかによって構成されている対向して当面
する任意の要素との間に形成された任意の環状空間内に
同様の態様で使用し得る。

本発明の一実施例によれば、完全に閉鎖されていて、２
つの容器間の環状空間内の位置に留保され得る連続した
要素を形成するため、このし断面部材の各々は、好都合
にその一端において延長部を有し、この延長部は、隣接
したし断面部材内に係合することが出来、一部材から次
の部材に連続した係合が行われる。

本発明の一実施例によれば、弾性要素の断熱材料は、ケ
ーシングの２つのし断面部材の底部に平行に延びた少く
とも一つの小さい金属板が介在しているワイヤ織物ない
しワイヤ篩要素の積重ねによって構成されている。

本発明の一実施例によれば、特に、主容器と内側容器と
が共通の垂直軸線を有する場合には、該主容器は、液体
金属のエアロゾルと共に装入された不活性ガスの絶縁層
が充満した空間を内側容器内の液体金属の水位と共に限
定する水平なアーチ屋根から懸吊されており、内側容器
の自由端は、アーチ屋根の下に装着され、内側容器に同
心の円筒形邪魔板によってガス層から絶縁され、該邪魔
板は、液体金属に浸漬されている。

他の実施例としてこの邪魔板は、内側容器の壁によって
支持された液体金属で充満した環状のコツプに浸漬され
ている。

最後に有利な特徴として、邪魔板の内外壁は、環状空間
内に装着された要素に類似の弾性断熱材料の要素で被覆
されている。

本発明によって構成された断熱装置のその他の特徴は、
添付図面を参照して、例示のためにのみ用いた限定する
意味のない実施例についての下記の説明によって明瞭に
なる。

第１図は液体金属で冷却されていてその全体が符号１０
で示された高速炉の断面略図を示す。

この炉は、特に、内部の空所３を限定している厚い壁を
有するコンクリートのアーチ２を備え、その上部は水平
のコンクリ−１〜のアーチ屋根４によって閉鎖されてい
る。

このアーチ屋根は、太い輪郭線で示されていて、アーチ
屋根４を通って空所３の内部に近づき得る様にしている
取扱い装置５を支持し、また熱交換器７と循環ポンプ８
の如き炉の運転に必要な構成要素用の挿入通路６を備え
ている。

炉のコアを収容するため、アーチ２の内部空所３は、は
パ半球形の底壁に対して垂直な軸線を有する円筒形シェ
ルを備えた第１容器ないし、所謂主容器９を包囲し、主
容器の上部は、アーチ屋根４から懸吊されている。

この主容器は、第２容器１０によって外部から包囲され
ており、容器１０は主容器に同心かつ同一の輪郭を有し
、安全容器ないし漏洩ジャケットと称されている。

主容器は、通常す１ヘリウムから成る液体金属の冷却剤
１１の適量を収容し、主容器内の冷却剤の水位は、図中
に１２で示されている。

水位１２とアーチ屋根４との間には、従って空間１３が
形成され、空間１３は、通常アルゴンから成る不活性ガ
スの絶縁層を位置させ、液体金属をアーチ屋根から絶縁
している。

アーチ屋根の構造体を空間ないし絶縁層１３内に存在す
る温度から保護すると共に、絶縁層１３内に懸吊された
すトリウムのエアロゾルに対して保護し得る断熱ライニ
ング１４が、アーチ屋根の反対側の面に有利に装着され
ている。

炉のコア１５は、主容器９内に位置し、図中に１つのみ
示しているが燃料組立体１６の並列した配置によって通
常の如く形成されている。

コア１５は、支持構造体ないしダイヤグリッド１７に支
持され、ダイヤグリッド１７は、主容器９の底壁に支持
されている。

高温のナトリウムは、より薄い壁厚を有し主容器と同心
の関係でコアを包囲している別の内側容器１８によって
、主容器内に残された量と区分されている。

内側容器１８は、略図で示したシー装置２０を介して熱
交換器７とポンプ８とが横切っている横方向の斜壁１９
を備えている。

内側容器１８内の高温ナトリウムは、入口２１を通って
熱交換器７に入る。

液体ナトリウムは、冷却された後熱交換器７から出口２
２を経て排出され、内側容器１８と主容器９との間に形
成された空間２３に集められる。

次に、この冷すｌ〜リウムは循環ポンプ８によって循環
され、次にコアを支持するダイヤグリッド１７の下方に
導管２４を介して返還され、導管２４は、ポンプ８の排
出側に装着され、コアを通る別の通路１２も送給するた
め大きい断面積を有している。

公知の配置では、容器１８の横方向の延長部を形成する
斜壁１９は、主容器９の内壁に隣接して延びて円筒形シ
ェルに接合され、シェルの下部２５は、容器９の壁に平
行で漏洩密の態様においてダイヤグリッド１７に接合し
ている。

更に、容器１８は、自由端を備えた上部延長部２６を有
し、この自由端は、容器９内のナトリウムの水位１２」
二の絶縁ガス層１３内に突出している。

従って内側容器１８に取付けられたこれ等のシェル部２
５．２６は、主容器９の対向して面する壁との間に、容
器９の周辺輪郭に沿って延びた連続的環状空間２７を限
定している。

本発明では、この環状空間２７は、断熱要素２８を位置
させるために設けられており、要素２８の構造の詳細に
ついては、下記に詳述する。

第２図において、主容器９の上端と、内側容器１８の斜
壁１９から夫々下方と上方に延びる円筒形シェル部２５
．２６とが示されており、環状空間２７は、弾性断熱要
素２８の積重なった組立体で充満され、要素２８は、そ
の対流防止効果によって２つの容器の対向面の壁を絶縁
することを可能にしている。

好ましくはこの弾性断熱要素２８は、夫々２つのし断面
部材２９，３０によって構成され、部材２９．３０は、
相互に嵌合して部材間に狭い巾の隙間３１を形成してい
る。

部材２９．３０によって限定されたケーシングの内部領
域は、開いていて可撓性材料３２で充満され、材料３２
は、好ましくはワイヤ織物、ワイヤ篩、輪形に交差した
ワイヤ織物または鋼ウールの詰物等の如き同様の型式の
他の要素によって構成されている。

材料３２は、有利に一連の金属薄板３２ａを一体にして
いて、この薄板３２ａは、相互に平行であり要素２８を
通過する対流を制限するのが目的である。

有利な特徴として、この要素２８は、全体の環状空間２
７を通り連続的に延びる如く設計され、使用したし断面
部材は、その一端に延長部を有し、この延長部は、隣接
したし断面部材に係合可能であり、完全に閉鎖した連続
的立体が構成される。

斜壁１９と内側容器１８との延長部を形成するシェルの
上部２６は、絶縁ガス層１３中にその自由端を有してい
るので、断熱要素２８を充填した環状空間２７は、直接
の連通状態にあり、従って容器９内のナトリウムの水位
１２上のガス層１３と圧力の平衡状態にある。

この条件の下では、ガス層１３にあるナトリウムのエア
ロゾルは、環状空間２７内に拡散しようとし、空間２７
内の要素２８内に熱の短絡が生じる傾向がある。

この欠点を防止するため、第２図に同様に示す補助装置
によってガス層１３がら空間２７を絶縁する如くした本
発明による対策が設けられている。

この目的のため、容器９，１０を懸吊しているアーチ屋
根４は、金属ライニング３３を有し、ライニング３３は
、炉の構成要素の移送用のアーチ屋根４に形成された挿
入通路ないし孔６の貫通個所におけるシェル３３ａの形
状か、またはアーチ屋根の下の底部ライニング板３３ｂ
の形状か、または最後に水平フランジ３３ｄによって容
器９の内面に接合された横方向シェル３３Ｃの形状のい
づれかの延長部を有している。

底部ライニング板３３ｂの下で横方向シェル３３Ｃに隣
接して、薄い壁体の邪魔板３６の延長部を形成するフラ
ンジ３５を取付けるための円形り断面部材３４をライニ
ング３３が装着しており、邪魔板３６は、アーチ屋根の
下に垂直に延び、前述の断熱ライニング１４を内装する
のに適応している。

カバー板ないし所謂ケーシング板３７は、ライニング１
４に向って押付けられ、容器９内のすＩ−リウム１１の
水位１２以下に延びた第２邪魔板３７ａによって下方に
延びているので、邪魔板３７ａと上部円筒形延長部２６
との間のガス層１３に対して空間３８が限定される。

空間３８は、過度のナトリウムの蒸気とエアロゾルとが
発生するのを防止するため縮小されていると共に、ガス
層１３と空間２７゜２７ａとを連通し、空間２７ａは、
フランジ３３ｄの下で容器９とシェル３３Ｃとの間に限
定されている。

有利な特徴として、邪魔板３６は、相互に係合した関係
のＵ断面部材の形状の弾性断熱要素２８ａに関連してお
り、空間３８のナトリウムの蒸気とエアロゾルを捕捉し
得る要素２８ａの毛細空間の面の間を限定している。

同様の要素２８ｂは、環状空間２７ａ内に装着される。

尚築造中に主容器９の溶接接手３９の形成を許容するた
め、空間２７ａの上部に最初装着されたこれ等の要素２
８ｂを組立作業の終りに垂直方向に移動することが可能
で、要素２８ｂは、圧縮装置４０によって要素２８に対
して弾性的に保持される。

最後に、この型式の要素２８ｂは、主容器９と安全容器
ないし漏洩ジャケット１０との間に形成された空間内に
装着することが可能であり、この場合、これ等の要素は
、アーチ屋根４の上部からタイロッド４２で懸吊された
支持ユニット４１の各々の側部に置かれる。

第３図に示した他の実施例の構造では、アーチ屋根４の
ライニング３３の下に装着された邪魔板３６ａは、フラ
ンジ３５ａと、コツプ４３内に突出た底部３７１〕とを
有している。

このコツプ４３は、内側容器の延長部２６の内壁に強固
に固定され、ナトリウム４４の適量で満されており、空
間２７．１３の間のシールを形成する様にしている。

どの実施例が採用される場合にも、内側容器と主容器と
の間に設けられた環状空間内に可撓性の弾性断熱要素を
ねし又はポルＩ・等の手段によらずに、付着又は摩擦力
のみによって極めて簡単に保持させることにより、熱損
失の比較的重要な一原因を除去すると共に、主容器の内
壁を大きな温度勾配から保護し、温度勾配によって生じ
る機械的応力を制限するのが可能になる。

更に、炉を冷却するのに使用されていて主容器に収容さ
れた液体金属の水位以下に突出る様に、炉のアーチ屋根
の下に邪魔板を装着することは、断熱要素を充填した環
状空間を液体金属のエアロゾルから絶縁する役目をする
。

これは、内側容器の延長部の上端部が剛性構造体に取付
けられることが保証される必要なしに、これ等要素内の
熱的短絡の生成が防止される。

従って、前記上端部は、炉の運転中の熱サイクルによっ
て負荷される寸法変動を容易に受けとることが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の断熱装置が装着された環状空間を限定
している主容器と内側容器とを備えた高速炉の概略部分
断面図、第２図は環状空間の一部と、断熱要素の＝一部
とを示す拡大詳細図、第３図は他の実施例の詳細図を示
す。 ４・・・アーチ屋根、９・・・主容器、］０・・・高速
炉、１１・・・液体金属の冷却剤、１２・・・液体金属
の水位、１３・・・力゛ス絶縁層の空間、１４・・・断
熱ライニング、１８・・・内側容器、２７・・・環状空
間、２８゜２８ａ・・・断熱要素、２９，３０・・・Ｌ
断面部材、３１・・・狭い巾の隙間、３２・・・可撓性
材料、３２ａ・・・金属薄板、３６・・・邪魔板、３７
ａ・・・第２邪魔板、４３・・・コツプ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 容器、特に、液体金属で冷却されている高速炉の主
   容器の内壁に用いられ、該主容器によって包囲されると
   共に自由端の有する内側容器との間に限定された環状空
   間内にある断熱装置であって、該断熱装置は複数の積重
   なった弾性断熱要素を含み、該要素は２つの前記容器の
   共通軸線のまわりに円周方向に延びており、また、該要
   素はＬ断面部材の対向する横方向の面の間に小さな隙間
   を有して一方が他方の内側に嵌合された２つのし断面部
   材によって各々が形成されている半分のケーシングによ
   って構成されており、該半分のケーシングの内側内に限
   定された空間には可撓性で圧縮可能な断熱材料が充満さ
   れており、更に、前記断熱装置は環状空間のすべてに充
   満されていて、前記要素はねし又はボルト等の手段によ
   らずに、付着又は摩擦力のみによって保持されているこ
   とを特徴とする断熱装置。 ２ 前記り断面部材の各々が、隣接したし断面部材に係
   合し得る一端における延長部を有して、１つの部材から
   次の部材へと連続するようになっている、特許請求の範
   囲第１項記載の断熱装置。 ３ 弾性要素の前記断熱材料が、前記ケーシングの２つ
   のＬ断面部材の底部に平行に延びた少くとも１つの小さ
   い合属板が介在したワイヤ織物、ワイヤ篩または輪状に
   交差したワイヤ要素の積重ねによって構成されている、
   特許請求の範囲第１項記載の断熱装置。 ４ 前記主容器と前記内側容器とが共通の垂直軸線を有
   し、該主容器が、前記内側容器内の液体金属の水位と共
   に、液体金属のエアロゾルを有して装入された不活性ガ
   スの絶縁層で充満された空間を限定している水平アーチ
   屋根から懸吊され、前記内側容器の自由端が前記アーチ
   屋根の下で該内側容器に同心に装着された円筒形の邪魔
   板によって該ガスの絶縁層から保護されており、該邪魔
   板は液体金属に浸漬されている、特許請求の範囲第１項
   記載の断熱装置。 ５ 前記邪魔板が、前記内側容器の壁で支持された、液
   体金属が充満されている環状コツプ内に浸漬された、特
   許請求の範囲第４項記載の断熱装置。 ６ 前記邪魔板の外側と内側の壁が、弾性断熱材料で成
   る要素で被覆されている、特許請求の範囲第４項又は第
   ５項記載の断熱装置。 ′７ 前記邪魔板に対して装着された前記弾性断熱材
   料で成る要素が、液体金属の蒸気とエアロゾルとを補足
   するために、その半径方向側部間に漏洩密の毛細空間を
   限定する２つの相互に係合したＵ断面部材によって形成
   されている、特許請求の範囲第６項記載の断熱装置。