JPS5983082A - 高速増殖炉の炉心構造 - 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】

し発明の利用分野〕 本発明は、尚速ＪＩｉ１殖炉の炉心構造に関するもので
ある。 〔従来技術〕 第１凶は電気出力１００万ｋＷの高速増殖炉の炉心の横
断ｌｆｌ］を示し、栴２図は尚該炉心の縦Ｎ１面をボし
ている。 炉心は、出力分布の平坦化をはかるため、プルトニウム
の昌化度の異なる内側炉心領域１と外側炉心鎖酸２の２
憤域から構成され、半径力量プランケツＨＪｔ域３、’
Ｉ’ｌｌｌ万回ブシンケット狽Ｊ或４により曲現されで
いる。半住万回ブジンケノト領賦３の周囲は、中性子避
献体凪域５で囲まれている。 また、内側炉心領域１、外側炉ｌＬ？鎖酸２の谷狽域内
には、尚速増殖炉の出カケ１ＢＩＪ　１１Ｉｉｌするた
りの？ＩＩ！Ｉ御梯果合体６が存在する。以上述べた領
域および袂素は燃料、ｆｌｊｌＪ岬欅、あるいは中性子
遊峨月がラッパ管７と呼ばれるチャンネルボックス内に
ｊ区納された燃料果合本、制ｎ作果汀体あるいは中性子
連数体等の炉ｒＬ？４４成要索から形成されている。 第３図は、炉ＩＬ７燃料果汁体６Ａの概念図である。 ラッパ管７内には２１７本の燃料ｊＡＬ索がその周囲に
巻付けられたワイヤスペーサを弁して保付されている。 １本の燃料賛累は、破憶晋内に、炉Ｉし燃料ベレットｌ
Ｏ１上部ブランケット燃料ベレット１１、下節ブランケ
ット燃料ベレット１２が詰められている。さらに、ガス
ブレナム２０が下部ブランケラト燃料ベレット充填域の
下方もしくは上部ブランケット燃料ベレット充填域の上
方にその大部分上古めるように被覆管内に設けられてい
る。 上部プシンケラト燃料ベレットおよび下部ブランケット
燃料ベレットの充填域が、軸方向プランフット領域４を
形成する。燃料要素よジの上方ならびに１万でラッパｖ
７内に上部中性子遡献体１３ならひに下部中性子遮蔽体
１４が設けられる。ラッパ管７は、原子炉容器に固定さ
れる炉心支持板１８により支えられている。ラッパ管７
の下部に設けられるエントランスノズル１７ｒま、ラッ
パ管７内への冷却材（ナトリウム）の通路である。また
、ラッパ管７の上部には、燃料交換のためのハンドリン
グヘッド１６が設置される。ラッパ管７の赤面には、軸
方向に通常２カ所スペーサパツド１５が設置される。 次に炉心拘束機構について、炉心構成要素の湾曲原因と
ともに詳しく説明する。第４図は、制御・咋集合体６に
隣接する炉心燃料集合体６Ａのラッパｇ７の軸方同温度
分布を示すものである。制御椰果付体６に面する炉心燃
料集合体６Ａの２ソバ管壁のＯＡ度は、反対側のそれよ
シ低くなっている。 １゛Ｂはラッパ管壁のＢ点での温ｆｆｉ、’ｌ’ｗはラ
ッパ゛１壁のＥ点での温度である。この温度差は、制御
婦集合体６の出力が炉心燃料集合体６Ａのそれよりも大
幅に低いために生じるものである。また、第５図は、半
径方向ブランケット・賊域３内に配置されるブランケッ
ト燃料果合体６Ｂに隣接する炉心燃料集合体６Ａのラッ
パ管部にヲ示すものである。第４図の一合と同様、出力
の１戊いプラン≠ケット燃料果合体６１１ｉｉ１１ｊで
の炉心燃料集合体のラッハ、、壁温匠がその反対側のラ
ッパ管壁温度より低くなっている。第４図、第５図に示
されるよりなメ１面するラッパ管壁の温度燈により、ラ
ッパ管壁の６つ面における輔力同の熱膨張ｂｉが異なシ
、その結果、炉心燃料集合体６Ａをはじめとする炉心構
成要素は熱内開する。 ；Ｊ６図は、制［Ｉ俸果曾体６に隣接する炉心燃料集合
体６Ａのラッパ管７の軸方向の＋１＃Ｉ速中性子東分布
を示す。１１す＃婦果曾体６に面する炉心燃料集合体６
Ａのラッパ管壁の尚迷中性子束は、七の反対側のラッパ
！壁の高速中性子束よシも小さくなっている。ＮＢはラ
ッパ管の管壁８点での高速中性子束、ＮΣはラッパ管の
１ｉ壁Ｅ点での高速中性子束を示している。第７図は、
ブランケット燃料果曾体６ＢＫ隣接する炉心燃料集合体
６Ａのラッパ管の欄万回商運中性子束分布を示す。ブラ
ンケット燃料集合体６８に面する炉心燃料果合体６Ａの
ラッパ管壁のｔ％速中性子束は反対側のラッパ管壁の１
！６速中性子束よシ小さくなっている。第６図、第７図
に示されるような対面するラッパ管壁の６面の商運中性
子照射量の麦によるスウェリング膨張産によシ、炉心構
成要素は湾曲する。また、スウェリングは約５８００で
最大値となるため、第４図、第５図に示すような温度差
は、スウェリング膨張差を一層大きくする。 上述のように、炉）Ｌ？４４＃Ｘ、要素が湾曲すると、
ラッパ管７同志の接触以外に、炉心の反応度変化、制＃
憧集合体６のラッパ管（以下これを制御棒案内官と呼ぶ
。）の頂部変位による制御棒挿入不能、燃料果曾体うッ
パ管ＪＪｌｓ変位による燃料交換時の来合体頂部位置決
め不能等の問題が生じる。このような問題全回避するた
めに、商運増殖炉では炉心拘束機構が設置される。この
炉心拘束機構を、第８図を用いて説明する。各々の炉心
構成要素の９ソバ看７にはスペーサーパッド１５が設置
され、これらの炉心構成要素から構成される炉心は炉心
槽２０内に格納されている。炉ノし槽２０の内面には台
座２１が取り付けられ、台座２１にはスペーサーパッド
１５と同じ軸方向位置に拘束枠２２が設置されている。 スペーサーパッド１５により、湾曲による炉ノし構成、
要素ラッパ・ぎ同志の接触、２ツ″′ｄの炉心径力同変
位の抑制等を行い、また拘束枠２２により炉心形状の保
付ヲ何う。拘束枠２２に対向するスペーサパッド１５は
、中性子逍献体領＠５に配置される中性子北敞体６Ｃに
設けられている。 ８Ｆ！９図にｒｌ、ｔ１１気出力１００　万ｋｌｊノＡ
ａ増５ＭＩＰ＋９’心に炉心拘束機′４″ｐｔ′ｆ：設
直した場合の炉心対角組方向に並ぶ炉心構成要素の中ｒ
Ｏ棚の湾曲形状全示した。上述したようにｔＢＩＪ＃神
来合体６に隣接する炉ＪＬｄＪ（成要素、ブランケット
燃料集会体６１隣接する炉心構成要素の湾曲変位が大き
くなっていることがわかる。また、炉心構成要素間の接
触はスペーサーパッド１５位置のみで発生していること
がわかる。 従来の炉心拘束機構では、一般にスペーサパッド１５ｉ
炉心構、成要素の軸方向頂部および炉心上部から上軸ブ
ランケット部の鎖酸の２カ所（ノード番号１４および１
９の位ｔ！１）に設けていた。炉心構成要素頂部（ノー
ド番号１９０位＠、）のスペーサパッド１５により、炉
心構成要素頂部の変位全抑制し、制＠禅挿入性を確保し
、燃料父換時の炉心要素倶都の位置決め性能を確保する
。また、炉ル上部から上部ブランケット燃料ベレットの
充債′ｔＡ城に設けられたスペーサパッド１５（ノード
番号１４の位置ンは、次のような機能を待つ。頂部のス
ペーサパッド１５にょシ、頂部変位ケ抑制された炉心構
成要素は、頂部のスペーサパッド１５より下部で、頂部
の変位とは戊対の方向に変位する。 ところで、上述の炉心拘束機構は、小型、あるいは中型
の高速増殖炉に適用されてきたもので、今後建設される
大型尚連ＪＷ殖炉にそのまま通用できるとはかぎらない
。骨に最近、大型高速増殖炉の約１０００体に及びＰｒ
ひ構成要素の耐震性に対する要請が尚まり、炉）む拘束
機構が炉Ｉしならびに炉！し構成要素の振動挙動に大き
く影響することがわかってきており、耐震性の観点から
従来技術の犬型面速増殖炉への適用性（・ユ保障されて
いない。 地震時において、炉ノリ構成要素の健全性上問題ときれ
るのは、ラッパ゛ａ７の圧縮、曲けによる破′ｊ貝、エ
ントランスノズル１７の付根部の曲げによる破ｊ貝であ
る。従来は、ラッパ′ｖｉ　７の肉厚およびエントラン
スノズル１７付根部肉厚等を増し、その剛性倉増すこと
によシ、地震に対処してきた。しかし、この方法では、
原子炉の核！１ヶ性上、増殖率？悪くする等の入点があ
る。 〔発明の目的〕 本発明の目的は、上ｌ己梃米戎術をν盃ケ、高速増殖炉
の増殖性能を損うことなく耐震性の鍋い尚運増殖炉の炉
心構造を提供することにある。 〔発明の概要〕 本発明は、尚速増殖炉炉心の％徴に応じ、スペーサパッ
ドエ５の設置軸方向位置、隣接するスペーサパッド１５
０間のギャップ、拘束枠２２とスペーサパッド１５間の
ギャップを適切に調節することにより、重連増殖炉炉心
の耐震性

【筒めることｔ％徴とした炉心拘束法である。 そこで、大部分のガスブレナム全下部に設けた゛電気出
力１００万ｋＷの高速増殖炉の炉／Ｌ）構造をレリにと
って検討した結果を以下に説明する。なお、以下ではス
ペーサパッド１５を単にパッドと呼ぶ。 また、軸方向におけるパッド設置位置としては、炉心構
成要素頂部、上部ブランケット部の中央および下部ブラ
ンケット部の中央の３力が［全想定した。これらの３カ
所の軸力向設置位［−、各々、上部位置、中間位置およ
び下部位置と呼び、また、これらの位置に設置されたパ
ッドを各々、上部ハツト、中間パッドおよび下部パッド
と呼ぶ。 第１衣ａ１炉心拘束機構設計に刈して安来される評価項
目の制限条件であり、尚速増畑炉の通ｇ運伝時と地震時
の２禎類の制限条件を示した。通常運転時において、出
力上昇時の湾曲反応度投入ｌＯΦ以Ｆという制限％＝１
／ｆ−は、例に取った炉心が１００％の出力上昇時にド
ツプラーフィードバックおよび熱膨張により約−２，５
Ｘ１０−”Δに／にの負の反応度が投入されるので、出
力係数が約−１×１０−１１〜−２Ｘｌ　Ｏ−’Δに／
に／％出力程度となるために設定されたものである。ま
た、１サイクル燃焼後の反応度投入−１０屯以上の制Ｐ
Ｊｉｓ件は、１サイクル（〜２９０日］の連転による燃
焼反応度が約２〜３Ｘ１０−２Δに／ｋ　であり、約１
週間の燃焼日数誤差が訂きれることｔ想にして設定した
ものである。ラッパ′Ｕ応力、エントランスノズル付根
応力の制限値は、燃料果合体の構造設計指針に定義され
る「ス出′に運転時」に相当する応力評１曲を行う場会
の奸容工６刀である。 地震時の制限条件において、再使用ｍＪ能条件とは設計
用最強地ｍ＜８１地震）に対する成立榮件であす、冷却
１ヒ力確保条件とは設計用限界地震（８２地′ｓ）に対
する成立条件である。制婢棒案内管頂部変位、地震時投
入反応度は８１地震、８２地嶌に対して同じ成立条件？
使用し、各々４５朋以下、３０φ以下である。前者の値
は、地震時の炉上部機構と炉心支持板部の相対変位、製
作、据付積置、許容変位置から定められたものであシ、
後者の値は、垂直振動による投入反応度が約７０Φ程度
であるので、地震時の全投入反応度が１を超えないよう
に決定されたものである。またシッフ１Ｍ応力、エント
ランスノズル付根応力の制限値は、Ｓ１地震に対しては
、燃料集合体の構造膜バ１指釘に定義される「事故時」
に相当する応力計１曲裁早であり、Ｓ２地農のｔＩＩ１
１限１直については安全評価全行うために仮想的に想芝
される原子炉運転状態に相当する応力評価基準によるも
のである。 さて、以下に、通常運転時における第１表に示した評１
曲項目と、パッドの設＋ｉ位１１１ｆ、パッド間ギャッ
プ（頃↓８図のｇＳ　＊　ｇ鵞）　、パッドと拘束枠２
２間のギャップ（第８図のＧｌ　、　Ｇｔ　）等で定ま
る炉Ｊ１．７拘束との関係を検討した結果葡示す。 第１Ｏ図は、平衡サイクル初期における出力上昇時の炉
心湾曲反応度である。第ｌＯ図囚はノくノドを上部位置
と中間位置し設けた場合の炉ノｂ湾曲Ｂｔ応度會示し、
時性Ｃ１（○印）、ＣＩ　　（△印）お工びＣ３（ｕＩ
：ｌ］）は製作時における中間位置でのパッド間のギャ
ップｆ　Ｏ，４ｗｎ、　０．８　ｗｍおよび１、２　ｎ
ｌ＋ｎとした時の炉心湾曲反応度？上郡鼠直での製作時
のパッド＋ｌ１ｉｌのキャップとの関係で示したもので
ある。また、第１０図（Ｂ）は、ノクツド會上邸位置と
上部位１ｉに設けた場合の炉心湾曲反応度を示し、物性
Ｃ４（○Ｉ：Ｉ］）、ｅ、（Δ印）およびＣ６（１印）
は製作時における上部位ｍｌでのノくノド間のギャップ
ｌ＜　０．４１＋Ｉｍ、　０．８　ｍｍ、　　１．２　
ｙｒｍとした時の炉心湾曲反応度を上部位置での製作時
のノくノド間のギャップとの関係で示しｍものである。 なふ・、第１０１凶Ｖユ、上部、＜ノドと拘束枠とのＩ
＋１１の距離ｔ１、、　ＯＷｕｎ、中間もしくは下部／
くノドと拘束枠２２との間の距離ｆ　１．０　ｍｍとし
た場合のものである。第１０図から、上部パッド間のギ
ャップを増加させると、内凹反応度は減少することがわ
かる。したがって、上部パッド間のギャップの増加は、
出刃上昇時の正の炉心丙曲反応度投入抑制に効果がある
。また、中間パッド間のギャップの増加は、炉心湾曲反
応度ｋＪ＃加させるように働く。−刀、下部パッド間の
ギャップの変化は反応度に大きな影ｖＩｔ与えない。 第１１図は、製作時の上部パッド間のギャップとラッパ
ｔｇの最大曲げ応力との関係を示したものである。第１
１図（４）はパッドを上部位置と中間位置に設けた場合
のラッパ管の最大曲げ応力を示し、物性ｄ１　（（Ｊ印
λ、ｄｔ　　（△印］およびｄｓ　　（口開）は製作時
における中間パッド間のギャップを０．４市、０．８龍
および１．２論にした時の時性を示す。第１１図（仙は
パッドを上部位置と上部位置に設けた場合の２ツバ管厳
大曲げ応カ會示し、時性ｄ４　　（Ｑｔｌ：ＩＩＪ、ｄ
ｓ　　（Δ印ンおよびｄａ　　（口部ン（夷貝的に一致
）は製作時における下地パッド間のギャップヶ０．４聴
、０．８ｍおよび１．２順にした時の変化ケ示している
。こｆＬらの特性から最大曲げ応力は、バッド設置位置
およびパッド間のキャップには大きく依任しないことが
わ〃為った。 第１２図は、製作時の上部バンド間のギャップと燃料集
合体退部最大変位置との関赤ケ示したものである。第一
１２図（４）はパッドヶ上部鼠隨と中間位置に設けた場
合の燃料集合体頂Ｓ最大叢位量を示し、特性ｅ１　（○
印八　ｅｔ　　（△印λおよびｅｓ　　（Ｌｊ印）は製
作時における中間パッド間のギャップ’ｔ　０．４　ｍ
ｓ、　０．８　＋ａおよび１．２ｍにした時の変化を示
している。第１２図の）はパッド？上部位置と上部位置
に配置した場合ての燃料果合体頂部最大変位１直を７バ
し、特性０４　　（○印７、ｅｓ　　（△印λおよびｅ
、（ｂ日月は製作時における一Ｆ郡部バンド間ギャップ
が０．４門、０．８ｍｍおよび１．２　ｍｍにした時の
変化盆示している。燃料果汁体頂部最大変位量は、バッ
ド設置位置、中間パッド間および下部パッド間のギャッ
プには依存せず、上部パッド間のキャップの増加ととも
に最大する。 第１３図は、製作時の上部パッド間のギャップと取出し
燃料集合体の最犬水久変形量との関係を示したものであ
る。第１３図（Ａはバノドケ上部位１直と中間位置に設
けた揚台の取出し燃料集合体最大永久変形Ｍ、をボし、
時性ｆｓ　　（○印）、ｆ。 （△印ンおよび’ｓ　　（口開）は製作時における中間
パッド間のギャップ（！−０，４ｔｍ　、　０．８圓１
および１．２關にしア辷時の変化を示している。第１３
区部はパッド金上部位置と中間位置に設けた場合の取出
し燃料集合体最大永久変形値を示し、特性ｆ。 （Ｑ卵重　ｆｓ　　（Δ印）およびｆｓ　　（口開目よ
装作時における下部パッド間のギャップを０．４　Ｍ　
。 ０、８　ｍｍおよび１．２ｍにした時の変化を示してい
る。 取出し燃料果合体の最大永久変形黛は、第１２図の燃料
果合体頂部最大質位瀘と１ｔ２」じ傾向ｖｃ、なる。 第１４図ｅよ、製作時における上部パッド間のギャップ
とｆｌｉｌＪ　ｌ１１１作条内省頂部最大叢位量との関
係ｒ示したものである。ｉ１４図囚はパッドを上部位置
と中間Ｉｉ直に配置した場合の制御棒案内管頂部最大麦
位譬を示し、時性ｈｌ　　（○印八　ｈｘ　　（△印）
およびｈｅ　　（口開）は製作時における中間パッド間
のキャップ’ｚ　０．４　ａｍ　、　０．８　Ｍおよび
１．２　［にした時の変化を示している。４１４図■は
）くラド全上部位置と上部位置に配置した時の制御案内
゛ぎ頂Ｓ腋大変位置ケ示し、／ｌ？注目４（Ｕ日月、ｈ
ｓ　　（△印）およびｈａ　　（口開）ｒＬ製作時にお
ける下部パッド間のギヤツノ７７５０．４　ｍｍ　、　
０．８　ｍｍおよび１．２　ｒｒｒｍにした時の変化を
示している。制＠憧案内前頂部最大叢位置は、第１３図
の物性と同じである。 以上、第１０図から第１４図に通富運転時における炉心
拘束と谷柚絆価央目との関係を示したが、下節ガスグレ
ナム刀式の尚運Ｊ、Ｗ殖Ｐの揚台にＶユ、パッド位置に
関してｑよ、上部位置、中間恒ｉＮに設置する場合と、
上部位置、下部位置ｖＣ，設直設直場合とでは優劣の量
はない。また、上部ノくラド間のギヤツブ鼠に関しては
、炉心内油反応度投入の一点からは広い力が有利であり
、またその他の評価項目の観点からは狭い方が有利であ
る。さらに、中間もしくは下部パッド間のギャップに関
しては、％他評価男目は敏感ではない。なお、ノクツド
と拘束枠間のギャップに関しては述べな刀λつたが、剛
性の大きい中性子ｇ献体５の存在のために通常運転時の
評価項目はパッドと拘束枠間のギャップには敏感ではな
い。 一刀、ガスプレナム２００大部分が上部ブランケットの
上刃に設置される上部カスブレナム力式の尚速増泊炉の
場合にも、上述のこととｅよは同様のことが百える。し
かし、この場合にはパッドを下１ｔｔｔにｅ置できない
。なぜなら、上部カスプレナムの場貧には約１０００ｍ
のガスプレナムが上部ブランケットの上方に存在し、上
部ハツトと下部パッド間の距離が下部カスブレナム力式
の場合よりも長くなり、運転中にラップ管７がパッドを
介さずに直接接触し、ラッパ管７内部の燃料要素８を圧
紬する可能性があるためである。 以上説明したように、通常運転時に関しては、ガスプレ
ナムの軸方向位置に応じて、パッド設置位置ケ上部位置
および中間位置、もしくは上部位置および下部位置に設
定し、パッド間のギャップに関しては、炉ノＬ？構成要
素寿命末期において、湾曲しない状態で接触しない・回
度のギャップを設置すれば問題ないと１”える。しかし
、以下で述べるように、地層時の評価項目に対する制限
条件から、炉心珂宋方式に対する選択範囲がぜばりられ
る。 以下、地震時においても、上述と同僚に電気出力１００
万ｋＷの下部カスブレナム力式の＋％＋Ｊ連壇殖９Ｐ炉
心ケ例に取り説明する。 第１５図は、炉心支付板都の加速置床応答曲線曲線であ
る。同図に示すように、振動数が約１２）（ｚで応答加
速度は最大とな９、振動数の減少に伴ない応答加速度は
減少する。このように、応答加速度が１２　ＨＺでヒー
タになるの一１原子炉建屋および原子炉容器が振動に対
して俵械的なｐ波器あるいは増幅器の役割を果グこし、
その結果、地震に依らずある付足の周波数が卓越するた
めである。次に、ｗｌ）ｖｉ句束法により、炉心の押体
としての応答振動数ケ上記卓越周波献からはずし、炉心
の耐震１生を向上させる方法を説明する。 第１６図は第１５図に対応する炉ＩＬ？支持板部の加速
度時刻Ｈ応召（最大〃■速度２Ｇ）に対する炉心の応召
振動数と上部パッド間のギャッ７′（運転時の平均値）
の関係を示したものである。第１６図（Ａｌは、パッド
を下部位置と中間位置に設置した場合のもので、骨性ｋ
ｔ　　（☆印〕およびｋｔ　　（◇印）は上部パッドと
拘束枠間の距離が１鴫および１ＯＩＩＩＩＩ＋の場合の
変化を示す。なお、中間パッド間のギャップ（製作時］
は０．４１＋ｌｌ１１、中間パッドと拘束枠の間の距離
（製作時）は１．０酊である。また、第１６図ｔｈ）は
パッドヶ上部位置と下部位置に設置した場合のもので特
性ｋｍ　　（☆印）およびに４（◇印）は上部パッドと
拘束枠間の距離（製作時ンが１問および１０−の場合の
変化を示している。 下部パッド間のギャップ（製作時）は０．４ｔｒｒｍｓ
Ｔ部パッドと拘束枠とのギャップ（ＪＡ作時）は１閣で
ある。イケ性に、よシ、応答振動数は上部パッド間のギ
ャップの増力ＩＪによυ１２Ｈ２から減少していくこと
がわかる。ｑ：ｆ性に！は特性に、と同僚に上部パッド
間のギャップの増加とともに応答振動数は小さくなって
おり、しかも時性に１　よりも応答振動数は小さい６％
性に、は上部パッド間のギヤングの増加による応答振動
数のは下は特注に魚の場合より急激である。特性に＋ｒ
ま特性に！よジも応召振動数ｅよさらに小さくなってい
る。 第１６図に示したように、バンド全上部装置と下部位置
に設置することにより、炉ノｂの応答振動数をｇ′３１
Ｌ？支持板部の卓越周波数↓シ低下させることができ、
さらに上部パッドと拘束枠間の距１４１広くすること、
上部パッド間のギヤツブ上広くすることにより、一層、
炉ＩＬ？の応答振動数を低下されることができる。 以下で説明する第１７図から４３２４図には、炉心の応
答加速度が変化することにより、地震時の評１＋ＩＩｉ
項目がどのよう、に変化するか金示した。 第１７図はバンドを上部位置と中間位置に配置した場合
における炉心圧縮反応度と上部パッド間のギャップ（製
作時）との関係上水したものである。ここで炉心圧縮反
応度とは、地震時に炉ノυ構成鷹索が炉心中ノＬ？に向
かって変位することによる投入反応此ヲ意味している。 第１７図（５）は上部パッドと拘束枠の間の距離ｔ　１
．０朋にした場合の特性を示している。特性ｔｘ　　ｔ
Ｏ印）、’ｉ　　（Δ印）および’ｓ　　Ｃ口部】は、
製作時における中間パッド間のギャップｆｆ１Ｏ，４，
０，８および１．２調とした場合の変化？示している。 、ｔた第１７図■は上部パッドと拘束枠間の距離ｆｆ１
１０．０＋ｍｎにした場合の特性を示す。物性ｉｔ　　
ｃｏ印）、１　（Δ印ンおよび’ｓ　　（目印ンは、製
作時における中間パッド間のギャップを０．４，０．８
および１．２藺とした場合の変化を示したものである。 ％性ｉｔ　ｍ　　ｉｔ　ｈ１３と特性’４　＊　　”８
　Ｉ’６を比軟すると、上部バンドとう句束枠の間の距
離が広くなり、応答加速度の小さいイイ性’４　＋　　
ｉｌ＊　　’６の炉心圧縮反応ｋが小δくなっているＣ
とがわかる。 第１８図Ｖよ、パッドを下部位置とド部位置に配置しｆ
ＣＪａ甘におけるＴ心圧縮反応震と上部パッド間のギャ
ップ（製作時）との関係ケ示したものである。、第１８
図（２）は上部パッドと拘束枠の間の距離（製作時）が
１．０　ｔｏ＋、第１８図（ロ）はその距離が１０、Ｏ
ｗの場合の物性ｔそれぞれ示している。物性ｊ８および
３４　　（○印）は下部パッド間のギャップ（裏作時ン
が０．４關、時性Ｊ、およびｊ。 （Δ印］はそのギャツ７′が０．８　ｒｔｖｎおよび４
Ｎ’Ｊ：　Ｊ　ｓおよびｊ、（ロー）はそのギャップが
１．２咽に対するものである。巣１７図の時性と比軟す
ると、第１８図の場８は炉Ｉむ圧縮反応度が小さくなっ
ている。これは、パッド紮中間位匝より下部位置に＃動
じたことによる応答力ロ速度の減少に起因している。 第１９図はパッド位置を下部位置と中間位置に配置し１
ヒ場合における上部パッド間のギャップ（製作時）と制
（４１憧案内首狽都最大震位置との関係を示したもので
ある。第１９図（５）は上部パッドと拘束枠の間の距離
（製作時）が１．０　＋ｔａｎ、　ｍｌ　９図Ｕはそり
距１扛が１００鮎の場合のそれぞれの特性である。時性
ｔ＋　、　ｔ４　　（○印）は中間パッド間のギャップ
（製作時）が０．４ｍｍ、％性ｔ２゜ｌｅ　　（Δ印）
はそのギャップが０．８調および時性ｔ３．ｔ６　（ｌ
ｌ：ｌ］）はそのギヤングが１．２Ｂである。上部パッ
ドと拘束枠の闇の距離が１０．０喘のほうが応答加速度
が小さい。 第２０図はパッド位置ケ上部位置と下部位置に設けた場
合における上部パッド間のギャップ（Ｒ作詩）と１ｆｆ
ｌＪ呻神案内管退部最大変位景との関係を示したもので
ある。第２０図（４）は上部パッドと拘束枠の間の距離
が１．０謔、第２０図（Ｈ）　ｔよその距離が１Ｏ１０
咽の場合の各々の特性である。時性Ｉｎ、。 Ｉｎ４　（○印）は中間パッド間のギャップ（製作時）
が０．４ｗ％竹性特性、　、　ｍ、　　（△印）はその
ギャップが０．８Ｂおよび特性ｍ、　、　ｔｎ、　　（
ｌ］印ノはそのギャップが１．２　ｒ９である。これら
の場合は、ｊｔｔｌＨｎ＃案Ｖｊ管の狽都最大震位量は
、上部パッドと拘束枠の間の距ｍ＋ａにはあまり依存し
ない。 第２１図および第２２図は、上部パッド１川のギャップ
（製作時）とラッパ１最大曲は応力との関係を示したも
のである。第２１図はパッドを上部および中間位置に配
置した場合、第２２図はパッドｔＪ：都およびＦ部位直
に配置した場合のものでめる。 第２１１５／、１（Ａ）および第２２図（４）は上部パ
ッドと拘束枠の間の距離（製作時）が１．０鴎、第２１
図Ｕおよび第２２図（Ｂ）はその距離が１Ｏ１０順の揚
付に対するそれぞれの特性ケ示している。特性”１＋”
４　　（○印）は中間パッド間のギャップ（１！！！作
時）が０．４藺、特性”＊　ｅ　”ｓ　　（Δ印）Ｖよ
そのギャップが０．８　ｍｍおよびｔ％性ｎｓ＋ｎｏ（
ロー）ハそのギャップが１．２市である。ま１ｊｓ　”
ｈ注０１　＊　０４（ＱＩ−１］）Ｆｉ上下部パッド間
ギャップ（製作時）が０．４１”ｍｅ　Ｏ！　Ｉ　ＯＢ
　　（Δ印）　ｉｄ　ソ（Ｄキャラフカ０．８關および
特性０易、ＯＬ！（ロー）はそのギャップが１．２間で
ある。これらの図面より、応答速度の小さい方が液大曲
げ応力が小さくなることがわかる。 ＠２３図および第２４図は、上部パッド間のギャップ（
＃作時）とエントランスノズル付根部最大曲げ応力との
関係を示したものである。第２３図はパッド全上部およ
び中間位置に設け、第２４図はパッド全上部および下部
位置に設けた場合である。 第２３図囚および４２４図（５）は上部パッドと拘束枠
の間の距離（製作時ンが１．０　ｍｒｇ、第２３図（［
３）および第２４図（■はその距離が１０．０關の時の
それぞれの特性を示している。特性”１　ｍ　”４　　
（０印）は中間パッド間のギャップ（製作時）が０．４
削、％’ｅ、”ｚ　＊　ｒｓ　　（△印）はそのギャッ
プが０．８間および特性’ｓ　ｅ　　ｒａ　　（目印）
はそのギャップが１．２ｍ１１１でめる。また、特性Ｓ
ｔ　＃　Ｓ４　　（○印）は下部パッド間のギャップ（
製作時）が０．４能、特性Ｓ！　ａ　　Ｓ８　（Δ印）
はそのギャップが０．８市および特性’ａ　ｈ　”ａ　
　Ｃ目印）はそのギャップが１，２關である。これらの
特性は、第２１図および第２２図に示すラッパ管の最大
曲げ応力の特性と類似している。 以上、炉ノし拘束機構におけるパッド設置位置、パッド
間ギャップ、パッド、・拘束枠間距離を調節することに
よυ、炉心の応答振動数を中心支持板部の卓越振動数か
らはずしく上記説明では、低振動数側へはずした場合を
示しｆＣ）、それによシ炉！１ノの応召加、４度を低下
させ、その結果、第１六に示した地震時における１ｉＦ
ｌｌｌｌｉ項目が低減することを示した。次に、不明１
圃誓で例に取った下ガスプレナム方式の尚連瑠殖炉炉心
の拘束機構において、パッド間ギヤングの選択できる範
囲について説明する。 第１六で示した各評価項目のｆｌｌＪ限匝と第１０１凶
からｍ２４図までの図で説明した評１曲項目の特性とｔ
凡戦すると、大型の尚速増殖炉の場合には、通常運転時
の各評価項目は全て評価項目を満足している。−刀、地
震時の各評価項目のうち％　ｔｔｆｌｊ限１ｉ１Ｌに係
わってくる項目は炉心圧縮反応度とエントランスノズル
付根部応力である。第２５図および第２６図には炉ＩＤ
圧締反応度とエントランスノズル刊根部応力から定まる
炉心うり束俵傳のパッド間ギャップ選択５Ｊ能軛囲會示
す。第２５図（４）ｅまパッドを上部位置と中間位置に
設け、上部パッドと拘束枠の間の距離を１關とした場合
の、上部パッド中間パッド間ギャップの選択ｉｉＪ能ｉ
屹囲を示す。 σＲはラッパ盲曲げ応力（Ｉり９／侃ｎ２　　）、σＥ
はエントランスノズル付根部応力（Ｋｙ／ｍｍ”）、二
点鎖線はサーベイ範囲の下限、実線は等圧縮反応度曲線
、一点鎖線はエントランスノズル付根部等応力曲線、破
線はラッパ管等曲げ応力面ｉｔ示している。「コで囲ん
だ状態量は制限値であり、［コの前の李＃１は８１地震
に対する成立中性、添字２はＳ！地農に対する成立条件
を示している。また第２５図（Ａ）　Ｖｃは、Ｓ１地虚
成立条件適合範囲１１Ｓ２地属成立条件通８軛囲ｉｔ同
時に示しである。 この図かられかるように選定可能範囲は、エントランス
ノズル付根部応力σＢと炉心圧縮反応度Δρで丙矩され
ている。第２５図■はパッドを下部位置と中間位置に配
置し、上部パッドと拘束枠の間の距離を１０　＋ｎｍと
した場合のものである。 Ｓ１地震に対してはエントランスノズル付根部応力が、
Ｓ２進展に対しては炉７［？圧縮反応匪Δρが仕様選定
範囲全限定している。第２６図（４）はパッド金上部位
匝と下部位置に配直し、上部パッドと何束枠の間の距離
−＜　ｌ　ｎＪとした場合のものである。 仕様遠足口Ｊ能馳囲を限定するのは、第２５図（Ｂ）の
場合と同じである。第２６図（匂鉱、パッドを上部位置
と下部位置に配置し、上部パッドと拘束枠の間の距Ｎｍ
’ｒ　１０　ｍｍとした場合のものである。この場合の
仕様選定ｉＪ能範囲は、エントランスノズル付根部応力
のみで限定される。 ＠２５図（２）、（Ｂ）および第２６図（４）、（Ｂ〕
のｓｉ地裏に対する成立榮件進合乾囲Ｑよしだいに広が
って行く。これｆよ、パッド位置、上８．１５　ハンド
と拘束枠の間の距離の取シカにより広答伝動数が低ドし
、そのために応答加速展が減少することによる。 以上説明して来たように、ガスブレナム２０を下部ブラ
ンケットの下方に設ける下部ガスブレナム方式の篩速増
殖炉では、スペーサパッドｆｔ２ケ所設け、そのうち１
ケ所ｅま上部に、他の１ケ所は下部ブランケット中央部
に設け、しかも、上部パッドと拘束枠間の距離を１０關
＆ｉ度にすることにより、炉心のＩ、ｃａ答＃Ｒ動数を
ナノ０支狩仮部卓越振動数より下げ、応答カロ速度ケ小
さくすることができる。なお、上記説明において、下部
パッドの位置は、下部ブランケット中央部に固定してい
たが、下部プラングツｌ−領域ならどこでもよい。しか
し、通常運転時の正の反応度投入をできるだけ抑制する
という観点から、炉心部に近い刀が好ましい。 次にガスブレナム２０？上部ブランケットの上方に設け
る上部ガスプレナム方式の尚速増殖炉の場合について説
明する。前述のように下部カスプレナム方式の場合、約
１０００　ｍａｎのガスプレナムが上部ブランケットの
上方に設けられるために、炉心が１０００ｍｍ＠度下刃
に移動する。したがって、下部カスプレナム方式の場合
のように、パッドを下部に設けると、上部パッドと下部
パッド間の距離が約３０００順となり、通常運転時にお
ける炉心１４曲により、ラッパ官同志の接触が生じる０
工能性が′Ａりシ、好ましくない。そこで上部ガスプレ
ナム方式の場合には、上部パッドと中間パッドとの組合
せしか選択できないが、パッド間ギャップ、パッドとづ
句束枠間のギャップを第２５図（２）。 ０に示された範囲内で選択すれば艮い。 以上説明してきたように、本発明は、地震時の炉心の応
答振動数に涜目し、炉心構成要素の仕様ならびに炉Ｉし
支持板部の床応答物性が与えられた時に、炉ｌ［？拘束
截構のパッド設置位置、パッド間ギャップ、パッドと拘
束枠間ギャップを詳細に検討した粕来、生じｌｊもので
ある。以下にその好適な実施例を説明する。 〔発明の実施例〕 本発明の好適な実施例である商運増殖炉の炉心構造？第
２７図および第２８図に従って説明する。 原子炉容器の応答振動数は大よそ１２　Ｈ２前後である
ので、炉心支持板部の卓越振＃Ｉａは約１２Ｈ２前後と
なる。約１０００体の炉ＩＩＪ構成要素からなる第１図
で示した下部ガスプレナム方式の炉心について、スペー
サ−パッド１５ａｔ炉心構成要素１ｌｉ１１部に近い上
部趣献体１３の位置にスペーサーパッド１５ｂ’！Ｉ−
下部ブランケット１２の位置に設置し、またつ１す束枠
２２ａｋ炉心槽２０の内側のスペーサーパッド１５ａと
等しい軸力同位１ｉｉｔに、また拘束枠２２ｂ？１ｍ炉
ＩＬ？４費２０の内１１１すのスペーサーパッド１５ｂ
と等しい軸方向位置に設置する。各炉ノし要素のスペー
サーパッド１５ａ相互間のキャップｆ　１．　Ｏｒｒｒ
ｍ、スペーサーパッド１５ａと拘束枠２２ａｌｆＪＪの
ｍ離ｋ　ｉ　ｏ、　ｏ闘、スペーサ−パッド１５ｂ間の
ギャップｆ　０．４　ｍ、スペーサーパッド１５ｂと拘
束枠２２ｂ間の距離ｔ１．０關とする。 上記のような炉心拘束方式によれば、炉心の応答振動数
は約３Ｈ２となり、炉心支持板部の卓越振動数１２　Ｈ
Ｚ刀島ら大きくはずれることになシ、応答加速度は１２
Ｈ２の場合の約１５分の１となる。 したがって、本実施例によれば、通常運転時ならびに地
震時において安全性の商い原子Ｐを得ることができる。 また、スペーサーパッド１５ａと拘束枠２２ａとの距離
全１關と減らしても、炉心の応答振ＨＩＱＪ数は約５　
）ｉ　Ｚとなり、応答加速度は約４分のｌ’ｔ’６るの
で、なお商い安全性勿得ることができる。さらに、スペ
ーサ−パッド１５ｂ間のギャップは、炉心燃料業合体が
その寿命来期において互いに接触し合わない程匿（約０
．２ｍ）までは減らしてもよい。またスペーサーパッド
１５ｂは下部ブランケット１２の領域ならはどこでもよ
い。 他の実施例としては、下部ブランケット１２の軸方向位
置に設置したスペーサーパッド１５ｂおよび拘束枠２２
ｂ’に上部ブランケット１１の軸方向位置に移し、スペ
ーサーパッド１５８間のギャップｉ１．３＋ｔｍ以上、
スペーサーパッド１５ａと（Ｎ束枠ｚｚａ間の距離を１
鴫以上、上部ブランケット１１の軸方向位置に設置した
スペーサーノくラドｘｓｂｌ）Ｊ３ギャップ０．４關以
上、スペーサーノくラド１５ｂと拘束枠２２ｂ間の距離
ｆ　１　ｍｍとする。上記方法で炉心を拘束しても、第
２７図で示した拘束力式と同様の効果？得ることができ
る。 次に上部ガスプレナム方式の場合の実施例ヲ第２９図お
よび第３０図に示す。下部ガスプレナム方式の場合と同
様、スペーサーパッド１５ａｆｆｉ上部中性子連敞体１
３に取り付ける。さらに、スペーサ−パッド１５ｂｔ上
部ブランケット１１の中央部に取ｐ付ける。また、スペ
ーサーノくラド１５ａ。 １５ｂと等しい軸方向位置に拘束枠２２ａ、２２ｂを第
２９図に示すように取り付ける。拘束枠２２ａトスヘー
ザーパツド１５ａとのギャップ’！ｚｌｏｎ＋ｍ拘束枠
２２ｂとスペーサーパッドｌ　５　ｂとのギャップを１
鴫、スペーサーパッド間ギャップ１．４關、スペーサ−
パッド１５ｂ間ギャップ０．６　ｒｒｒｍとすると、第
２７図に示した実施例と同様の効果が得られる。なお、
スペーサーパッド１５ｂの位置は上部ブランケット１１
の唄城ならどこでもよい。 〔発明の効果〕 本発明によれば下記の効果がある。 炉ｌｕの応答振動数を炉心皮付版部の卓越振動数より大
幅に小さくすることにょｐ、炉心の応答加速度を小さく
できるので、炉心の耐震性全向上させる仁とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電気出力１００万ｋｌの尚速項殖炉炉心の水平
断面図、第２図は第１図に示す炉心の垂直断面図、第３
図は炉心燃料果合体の垂直断面図、第４図、第５図はラ
ッパ管の軸方同温度分布を示す時性図、第６図、第７図
はラッパ管の晶連中性子束分布を示す特性図、第８図は
炉心拘束機構の垂直断面図、第９図は炉ｌひ構成要素中
心軸の湾曲形状態を示す説明図、ｍ１０図は出刃上昇時
の炉心四囲反応度を示す％性図、第１１図は通常時のラ
ッパ管に発生する最大曲げ応力を示す物性図、第１２図
は燃料交換時燃料集合体頂Ｓ最大変位量を示す時性図、
第１３図はクベ出し燃料果曾体最大永久変形Ｍｋケ示す
時性図、第１４１３］は通常時の制御憧糸内′Ｕ最大叢
量を示す９ケ性図、第１５図は炉心支持板部床応答曲線
図、４１６図は地震時における炉心の応答振動数を示す
特性図、第１７図、＠１８図は地震時の圧縮反応匿を示
すｔｌケ性図、第１９図、第２０図は地震時制側１柿案
内′Ｕ退部最大変位麓を示す特性図、第２１図、第２２
図は尾震時燃料果会体うッパ管最大曲げ応力會示す特性
図、第２３図、第２４図Ｖま地虚時燃料果曾体エントラ
ンスノズル付機都最大曲げ応カケ示す特性図、第２５図
、第２６図μ炉心匈宋俵構の選択ｐＪｈヒ範囲を示す特
性図、第２７図は本発明の好４な実施例のイ徒断面図、
第２８図は第２７図にボす燃料果合体の縦断面図、第２
９凶は本発明の他の実施例の縦断１１１図、第３０図Ｖ
よ第２９図に示す：へ料果合体の縦ｗ［面図である。 ７・・・ラッパ管、８・・・燃料袋Ｘｔ、１５・・・ス
ペーサーパッド、１１・・・上部プランケラ）、１２・
・・下部プランケラ’）、２０・・・ガスプレナム、２
２・・・拘束枠。 １１７　ノ　図 、ｆ３　図 χ　４　図 ｘｓｒ；ｂ ｉｆ／Ｌ−１ｆ予￥、ｔｉｔｌ’３４ｕｌｌ（ｖｉａ）
第１θ　図 ＜Ａ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　ｔｌノ第１／　図 第　７２　図 ｆｔｊｐ／１’ｙＦｆｂ７＋−’ｒ’７７γＩｆｆ戸Ｑ
））ｉ’ｌｌ：ＩｆＰＡ”／Ｆｈｊ”ｒ＊ｙ７’／＠ｆ
ｌ’ｆ）”ｌ第７３　図 とＡ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　　　　　　（Ｂ）ＪＪｐ八’へＦｆ
ｔｌ１％ン７’（＄０”ｆｌｐｎｙｙｔ　　　　　　　
ｆＪｐ／ｃｙｐ’Ｍ＊’ｒｙ７’（’Ｊ！ｆｌｑ）ｐｙ
ｌ′ｉｒ／＋　図 （Ａ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　（Ｉ
３）イア５図 １≠弓　ラバ（、枚（）−ＩＩ”ラ イ　７２　図 （Ａ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　（Ｂ）（ｆｉｆｊＢ季＾デ上６（，１ラ　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　（ぶＬψｔ８季
肖ヂオ勺ブｌ］第７７図 （Ａ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　”ツノ２り２η。 ｆ／８　図 Ｍノ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　ｒβノ１！’／’／Ｉ’ｙノ１°ノ嘔り
１へご〜・ｖ７’４１ｆ１４）ｙｓｍ　　　　　　　　
ｌ：ｆｊ７八’へＦＲｒフせ７７°（ａどｌ）ｅｑ）ｘ
ｐｙｔ−Ｎ　／デ　　図 第２１　　口 第２２　図 Ｊ：ＨＡ’−／Ｌ−１ｎＴ’ｒｙ７−（ｆｆｌｌ’１）
ｖｃｙｒ＊　　　　　　　　　　ｋ４１ｐハ１ｖｌＡ７
キ゛ｒン７’（ｐｆｌ’ｆ）ｒ７ＰＬ第２３図 ｒＡ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　（Ｂ）第２４図 第２５図 を泪　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　（１３）第２ｚ　口 （Ａ）　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　（Ｂ）−Ｆｅｐ八−Ｖト−Ｍ″ｒｖｙ７’事
ｆｌＱ）ｐｎｐｗ　　　　　　　　　　　　　　７’ｑ
／１°ｙＦ’ｌｌり甲１ン７°（１０％ｉｆ）ｍｗｔ第
　２７　　図　　　　　　　第２８図′４２７図　　　
　　　　　３ＫＢｏ図手続補正書（方式） ％式％ 発　明　の　名　称　　　高速増殖炉の炉心構造補ｊＥ
をする者 １ｔ１１トノ１ｖｌＩ＆　　　ｆ；’ｒｉ’ｌ出願人Ｉ
ｔ：　　　ｉｌｉ　　東京都千代１ｕ区九の内−丁目５
番１号名　　ｉｊ：ｔ！１ｌｏｉ抹式会（［日　立　製
　作　１１斤代表者　三　１）勝　茂 代　　　理　　　人 居　　所　　東京都千代田区丸の内−・丁目５番１号ｆ
１１　　本願に添付した図面で「第３０図」とともに図
示されている「第２７図」を、別紙の「第２９図」に訂
正する。　　　　　　　　以　上＄ｚｑ　　図 ０

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、複数の燃料集合体、複数の？１ＪＩＪ御伴集合体、
   および複数の中性子Ｓ献体の各要素を炉ｌひ支持部材上
   に配置して４ｓ成される尚速増殖炉の炉心構造において
   、前記各要素の外套体弐面に設けられたスペーサバンド
   と炉心を取囲む炉心槽に配置された炉心拘束手段とから
   な９、しかも炉心の応答振動数ケｎｅＪ記炉心文何部材
   の卓越周波数よシ小さくする手段金υ眉えたこと奢神徴
   とする高速増殖炉の炉心イトＹ這。