JPS59798B2 - 原子炉の閉鎖装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、一般的に気体冷却原子炉系に関し、さらに詳
細にはペネトレーション（ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ ）
が熱交換器を収容するように設けられたそのような系で
の圧力容器のための改良閉鎖装置 （ｃｌｏｓｕｒｅ ｓｙｓｔｅｍ ）に関する。

原子炉系のための有望な設計は、一次原子炉冷却材とし
てヘリウムまたは二酸化炭素のような気体を使用する。

反応炉心、一次冷却材循環器、蒸気発生器、および関連
上一次冷却材ダクトを含む全一次系は単一原子炉容器内
に内蔵されている。

外部束−次冷却材ダクトが原子炉容器内に全一次系を内
蔵することによって除去される事実は導管系統の欠陥に
よる一次冷却材の急な損失の可能性を回避する。

原子炉容器がプレストレストコンクリート製である場合
は、蒸気発生器と、主−次冷却材導管系統とを内蔵する
ための付加的な精巧な生物学的シールドの必要は排除さ
れ、その理由は、原子炉圧力容器自体がこの機能を果す
からである。

動力を目的とした蒸気を発生させるための気体冷却原子
炉系において、蒸気−水系統は、屡々、冷却気体よりも
実質的に高い圧力にある。

たとえば、ヘリウムが気体冷却材として使用される場合
、満足できる作動圧力は、蒸気発生系統（たとえば、エ
コノマイザ−・エバポレータおよび過熱器）の初期部分
の圧力が２，０００ ｐｓｉ （＝ ３１５１ｙ／Ｃｒ
ｎ）を越えるであろうのに対し、７００ ｐｓｉ （＝
４９ｋｇ／ｃｒｒＬ）代である。

当然、入力供給水圧は、蒸気発生器管を通る流れが保た
れるように、蒸気によって発生される背圧より僅かに大
きく維持される。

通常、前記の形式の蒸気発生器は、蒸気発生器が装着さ
れているペネトレーションの外部終端近傍に取付けられ
たヘッダーで終端する複数の管からなる。

ヘッダーを支持する装置の構造上の破壊は、圧力容器の
内部に向けて、ヘッダを急激に移動させる。

これは、水または蒸気あるいは両者の原子炉容器内への
急速な流入を起こすであろう。

これが起ると、原子炉容器の内部圧力は、高圧力水また
は高圧力蒸気の導入によりその設計限界を起えるであろ
う。

加えて、原子炉炉芯に屡々存在する黒鉛の減速構造物（
たとえば原子炉の制御ロンドを構成している黒鉛材料）
が、高温度の水または蒸気と反応を起すであろう。

本発明の目的は、改良した気体冷却原子炉系を提供する
ことである。

本発明のもう１つの目的は、熱交換器が圧力容器のペネ
トレーション内に収容された原子炉圧力容器のための改
良した閉鎖装置を提供することである。

本発明のもう１つの目的は、熱交換器を収容するように
内部にペネトレーションを持った圧力容器を有する原子
炉系のための閉鎖系であり、この閉鎖装置が原子炉容器
内への二次冷却材（気体冷却原子炉において“′二次冷
却材″なる用語は、通常、ヘリウムの如き気体である、
主−次冷却材に対して、蒸気に変えられる水を意味する
）流体の急速な流入を防ぐ前記閉鎖装置を提供すること
である。

要約すると、本発明の主たる目的は、管シートを支持し
ている装置が破壊することによって、管シートが原子炉
の圧力容器内に急激に移動し、それにともなって、高圧
の水または蒸気が原子炉の圧力容器中に大量に流入する
のを防止することであり、その効果は安全性の向上をも
たらしたことである。

ここで使用する管シートなる用語は、ヘッダすなわちチ
ャンバの壁を形成する鋼板であって、多数の鋼管がそれ
を通過し、それらが一方の表面で終端している部材を云
う。

以下本発明を添付の図面を参照してさらに詳細に説明す
る。

本発明の閉鎖装置は、原子炉圧力容器１３内のペネトレ
ーション１２を横断し、かつ、該ペネトレーション１２
の軸線上に整合して取付けられている管シート１１より
なる。

該管シートは、ペネトレーション中に設けられている熱
交換器へ熱交換流体を通過させるため取付けられており
、そして、該ペネトレーションと同軸に該管シートから
延在している熱スリーブ３６によって、圧力容器中のペ
ネトレーションの金属製ライナ２９へ固定されている。

該閉鎖装置はさらに、ペネトレーションの該金属製ライ
ナ２９と、該熱スリーブ３９間に延在する破壊保護シリ
ンダ１７を備えている。

圧力容器１３の内部への、管シート１１の移動を抑制す
るため、管シート１１と圧力容器の内部間のレベルにお
いて、かつ、該ペネトレーションの軸線上に整合した位
置で、管シートの外径より小さい内径を有する制限リン
グが該破壊保護シリンダ１７に取付けられている。

添付図面では、典型的な気体冷却原子炉系の圧力容器１
３が破断した斜視図によって部分的に示しである。

圧力容器１３は、原子炉系の反応炉芯（図示せず）が装
着され得る内部キャビティ２１を画定する。

ペネトレーション１２に加え、参照数字２３で示した複
数のペネトレーションがキャビティ２１の接近に対し圧
力容器１３に設けられている。

このような複数のペネトレーションは、制御棒駆動系、
燃料要素操作装置、一次冷却材循環器、あるいはペネト
レーション１２の場合のよう（こ熱交換器を収容してい
てもよい。

内部キャビティ２１は適当な金属製ライナ２５が設けら
れており、該ライナ２５は、熱バリヤー２７によって被
覆されていて絶縁を与えてもよい。

熱交換器（図示せず）がペネトレーション１２内に適当
に装着されており、そして一次冷却材の循環流が、ペネ
トレーション１２内の熱交換器上で適当な導管系（図示
せず）によって与えられる。

ペネトレーション１２は、適当な金属製ライナ２９が設
けられており、そして熱絶縁層３１が金属製ライナ２９
の面に沿って延びている。

複数の冷却管３３が金属製ライナ２９と圧力容器１３と
の間に配設されていて圧力容器１３と金属製ライナ２９
との間の界面に冷却を与える。

ライナ２９は圧力容器１３の下面から下方に突出してい
る。

形状が実質的に円形である管シート１１は、ペネトレー
ション１２の外路端でペネトレーション１２を横断して
延長し、そしてペネトレーション１２の軸線に中心を置
いている。

管シート１１は、たとえば約７１／２′（約１９０ｍｍ
）の厚さでよく、そして蒸気発生器（図示せず）からの
管３６が貫通して通る複数の孔３５が設けられている。

図示した例では、管シート１１は、■方向に延長する環
状フランジ３７が設けられている。

熱スリーブ３９がフランジ３７へ溶接されていて圧力容
器１３の底部から下方向にさらに一定の距離突出してい
る。

熱スリーブ３９の下端は延長スリーブ４２へ溶接されて
いて、延長スリーブ４２は蒸気管すなわち供給水管４１
へ溶接されている。

管４１は、管シート１１の下の二次冷却流体のための圧
力を与えて管３６を通って流体を流す。

蒸気発生器（図示せず）から戻る流体は適当な方法で送
られ得る（図示せず）。

延長スリーブ４２は、環状上方向突出フランジ４３が設
けられている。

フランジ４３は、ライナ延長スリーブ４５の下縁へ溶接
されており、ライナ延長スリーブ４５は下方向に突出し
ているライナ２９の下縁へ溶接されている。

スリーブ４５、スリーブ４２およびフランジ４３の溶接
、管４１および熱スリーブ３９は、ペネトレーション１
２内の所定の位置に管シート１１を保持する手段１４を
与える。

溶接は領域４４によって示されている。

管シートおよび各種の熱交換装置の運転経験は管シート
そのものの大破壊は起こりそうもないことを示した。

管シート中に起きる如何なる亀裂も、最悪の場合でも管
シートの孔３５まで発展し、そこでとどまる。

孔の配列が密であるため、如何なる亀裂でも、大破壊を
起こすに足りる程充分な距離だけ発展することはない。

また管シート使用温度は、各材料の零延性温度より上に
常にあるので脆性破壊の可能性を排除する。

応力分析は、最高応力の領域が管シート自体とその支持
構造との間の接合部にあることを示している。

したがって、実施例においては、大破壊は環状フランジ
３７と熱スリーブ３９との間の溶接位置すなわち隣接構
造位置で最も起り得る。

この位置での閉鎖装置の破壊は原子炉キャビテ・ｆ２１
内への広範囲の漏洩をもたらすであろう。

このような広範囲な漏洩を防止するために、制限リング
１５が設けられている。

図示した例においては、制限リング１５は破壊保護シリ
ンダ１７から内方向に延長する環状フランジを含んでな
る。

破壊保護シリンダ１７は、図示例では、制限リング１５
を、管シート１１と、圧力容器１３の内部キャビティ２
１の間でペネトレーション１２の軸線に整合させてペネ
トレーション１２へ装着すせるだめの手段を構成する。

制限シリンダ１７はその下端において、ライナ延長スリ
ーブ４５から内方向に突出する環状スリーブ４９によっ
て支持される。

前記のように仮定される構造上の破壊は、圧力容器１３
の内部キャビティ２１へ向う管シート１１の僅かな移動
をもたらすであろう。

しかしながら、制限リング１５は、管シート１１の外径
より寸法が短かい内径をしているので、管シート１１へ
保合して、圧力容器１３の内部キャビティ２１へ向う管
シートの付加的な移動を制限する。

さらに、管シート１１と制限リング１５との間の間隙は
閉じられて、圧力容器１３の内部への二次冷却材の流入
を抑制する。

破壊の場合の、原子炉容器１３内への二次冷却材の流れ
を制限する確実手段として、環状シールリング５１．５
３が管シート１１の外周と、破壊保護シリンダ１７の内
面との間に設けられている。

制限リング１５は、破壊の際の制限リング１５に対する
管シート１１からの衝撃負荷に耐える寸法とされている
。

シールリング５Ｌ５３は、二次冷却材系の圧力と、一次
冷却材系の圧力との間に生ずるであろう最高圧力差に耐
えるように設計されている。

２つのシールリングは冗長性のために使用されているも
のであり、単一リングは漏れを適当に制限するであろう
。

本発明の閉鎖装置は、原子炉系の一次冷却材系と二次冷
却材系との間の全溶接境界を与える。

さらに、一次冷却材と、包囲環境との間の全閉鎖溶接は
、圧力容器に対し外部側に位置し、設置と検査のために
容易に接近することができる。

遠隔操作装置を使用せずに、漏れ検査および管シート中
の管の詰りに対応するため、容易に接近することができ
る。

さらに監視計器が容易に接続できる。したがって、本発
明は、熱交換器を収容するためのペネトレーションを有
する圧力容器を持った気体冷却原子炉系で改良閉鎖装置
を提供することが理解されよう。

本発明の閉鎖装置は、閉鎖系の大破壊の際、原子炉の一
次冷却材系への二次冷却材の過度な漏れを防ぐ。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明を使用している原子炉系の一部の斜視
図である。 第２図は、第１図の線２−２を通る垂直面でとった部分
図である。 １１・・・・・・管シート、１２・・・・・・ペネトレ
ーション、１５・・・・・・制限リング、１７・・・・
・・破壊保護シリンダ、２１・・・・・・内部キャビテ
ィ、２５，２９・・・・・・ライナ、２７・・・・・・
熱バリヤー、３３・・・・・・冷却管、３１・・・・・
・環状フランジ、３９・・・・・・熱スリーブ、４２・
・・・・・延長スリーブ、５１，５３・・・・・・環状
シールリング。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 熱交換器を内蔵するため、金属製ライナを施された
   ペネトレーションを有する圧力容器が設けられている気
   体冷却の原子炉であって、該原子炉の閉鎖装置において
   、熱交換器に熱交換流体を通過させるため、管シートが
   、該ペネトレーションを横断し、該ペネトレーションの
   軸線に整合して設けられ、熱スリーブが該ペネトレーシ
   ョンと同軸で該管シートから延在し、該熱スリーブを該
   圧力容器に取付けるための装置が設けられ、該熱スリー
   ブと該ペネトレーションのライナ間で、破壊保護シリン
   ダと該破壊保護シリンダを該熱スリーブと同軸に取付け
   るための装置とが設けられ、該管シートの周囲より小さ
   い寸法の開口を形成する制限リングが設けられ、該制限
   リングは、該管シートが該圧力容器の内部に向けて移動
   するのを抑制するため、該管シートと圧力容器との間で
   、ペネトレーションの軸線に整合して、ペネトレション
   内において該破壊保護シリンダへ取付けられていること
   よりなることを特徴とする気体冷却の原子炉の閉鎖装置
   。