JPS5992395A - 高速増殖炉 - 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〕 本発明は高速増殖炉に係シ、特に原子炉トリップ後に発
生する崩壊熱を効率よく除去するための改良に関する。

〔発明の技術的背景〕

第１図は高速増殖炉の概略構成を示すもので、原子炉容
器１の上部開口は遮蔽体２で遮蔽されている。また原子
炉容器１の内部には炉心支持部３を介して上部仕切壁４
が設けられ、その上部仕切壁４の中央部には核分裂性の
燃料を収納した複数の燃料集合体５・・・を装荷して炉
心６が形成されている。また炉心６の周υにはウラン２
３８を収容した複数の燃料集合体７・・・を装荷してブ
ランケット領域８が形成され、さらにこのブランケット
領域８の周シには複数の可動反射体９・・・を装荷して
反射体領域１０が形成されている。

原子炉容器１の周壁土部には前記上部仕切壁上方の出ロ
ゾレナムＩＩＡに連通ずる一法論却利出口１１が、また
原子炉容器１の底部には前記上部仕切壁４下方の入口プ
レナム１２人に連通ずる一次冷却材人口１２がそれぞれ
設けられ、原子炉容器１の外部には熱交換器１３および
ポンプ１４が設置されている。そしてこれらの熱交換器
１３およびポンプ１４を介して原子炉容器１内の冷却利
（たとえば液体ナトリウム）を循環させるように構成さ
れている。原子炉容器１内の冷却利は燃料集合体５・・
・、７・・・および可動反射体９・・・内を−Ｆ方から
上方へ流れ、これらを冷却するものである。

しかしながら高速増殖炉では炉心６の各燃料集合体５当
シの発熱量が大きいので、多量の冷却材を燃料集合体５
・・・内に流す必要がめり、このため冷却材が流通する
際の抗力によって燃料集合体５・・・が上方に押上けら
れてしまう不具合が生じる。

そこでこれを防止するため冷却材の圧力によって燃料集
合体５・・・を下方に押下げるいわゆるハイドロリック
・ボールドダウン機構が設けられている。この機構は、
原子炉容器１内を上下に仕切る上部仕切壁４の下方に互
に離間して中間仕り壁１５と底壁Ｊ６とを設け、上部仕
切壁４と中間仕ψノ壁１５との間を高圧プレナム１７、
中間仕切壁１５と底壁１６との間を低圧プレナム１８と
し、上記高圧プレナム１７を貫通して低圧プレナム１８
に達する連結管１９・・・を設け、これらの連結′＃１
９・・・に燃料集合体５・・・、７・・・の下端部に設
けられたエントランスノズル２゜・・・、２１・・・お
よび可動反射体９の下端部に設けられたエントランスノ
ズル２２・・・をそれぞれ嵌合させるようにしたもので
ある。

上記燃料集合体５・・・のエントランスノズル２゜・・
・は、第２図の如く下端を閉塞し、周壁には複数のノズ
ル孔２３を有している。また、炉心６の燃料集合体５・
・・のエントランスノズル２ｏを嵌合させる連結管１９
には一部′または全部のノズル孔２３・・・に連通する
透孔２４・・・が設けられている。そして高圧プレナム
１７には高圧の冷却材が導入され、低圧プレナム１８に
は可動反射体９・・・のエントランスノズル２２・・・
と連結管１９・・・との間の隙間を通して減圧された低
圧の冷却材が導入されるように構成されている。そして
高圧プレナム１７内の高圧冷却拐は上記透孔２４・・・
およびノズル２３・・・を通してエントラ内部の各冷却
材の差圧によって燃料集合体５を押下け、この燃料集合
体５の浮上がりを防止するようにしている。また炉心６
内の燃料集合体５・・・は位置によって発熱−崩が異な
るので、その発熱量に応じて連結管１９の透孔２４の数
を変え、冷却材を導入するノズル孔２３を制限すること
によって各燃料集合体５内への冷却材流入量を調節する
ように構成されている。

またブランケット領域８内の燃料集合体７・・・や反射
体領域１０内の可動反射体９・・・は、発熱ｋが少なく
、必要とする冷却材流間も少ないので、これらのエント
ランスノズル２１・・・、２２・・・の下端は開放され
、内部に設けられたオリフィス２５・・・、２６・・・
によって冷却材の流液を調節するように構成されている
。

ところで、一般に、原子炉トリップが生じた場合には崩
壊熱を除去する対策を８ｔしる必要がある。そこで、従
来の高速増殖炉プラントでは原子炉トリップ時に補助冷
却系を運転して除熱を行なうように構成されていた。

しかしながら補助冷却系の信頼性と原子炉設備のｆ’ｆ
ｒｉ略化をはかるためには、原子炉容器内の冷却材を自
然循環させて原子炉容器から直接放熱させるか、原子炉
容器内に収容された冷却装置に常温で液体となるＮａＫ
を冷却材として流通させて大気中に放熱させることが望
ましい。

原子炉＋−リ、ｙブ°により崩壊熱が発生ずると、原子
炉容器１内の冷却材は第３図に矢印で示すように循環す
る。すなわち炉心６およびプランケラ］・領域８におけ
る燃料集合体５・・・、７・・・より崩壊熱が発生する
と、燃料集合体５・・・、７・・・内の冷却材は加熱さ
れて呻くなり、上昇して出口プレナムＩＩＡへ流出する
。ただし、炉心６における崩壊熱はブランケット領域８
での崩壊熱よりはるかに太きいため、出口プレナム１１
Ａへの流、出片の大部分は炉心６を通過したものである
。そ［−て出口プレナムｉｌＡへの流出側、に相当する
扇の冷却材が低圧プレナム１８より炉心６およびブラン
ケット領域８の燃料集合体５・・・、７・・・内に流入
し、同時に、これと同量の冷却材が出口プレナム１１に
より可動反射体９内を下方へ向って逆流し、低圧プレナ
ム１８に流入する。また低圧プレナム１８内の冷却材は
、連結’ｌｆ　１　ｙとエントランスノズル２０との間
を通過してノズルＪｌ、　２３・・・よりエントランス
ノズル２０内に流入する。また連結管１９とブランケッ
ト領域８内の燃料集合体７のエントランスノズル２１と
の間を通過して透孔２４よりいったん高圧プレナム１７
へ流入したのち、透孔２４およびノズル孔２３を通過し
てエントランスノズル２０内に流入する。

このようにして、原子炉容器１内には自然対流による冷
却材の循環流路が形成される。そこで、出Ｌ」ブレナム
ＩＩＡ内に冷却装置を収容しておくことにより、原子炉
トリップにより発生する崩壊熱を除去することができる
。

〔背景技術の問題点〕

Ａ’＝　結Ｙｔ　”・・・とエントランスノズル２θ・
・・。

２ノ・・・との間を通過する際の流路抵抗は、燃料集合
体５・・・、７・・・内の流路抵抗よりかなシ大きいも
のである。このため原子炉トリップ後の崩壊熱の除去を
自然対流のみで効率よく行なうことは困臭ＩＩであった
。

〔発明の［［的〕

本発明ｄ５このような事情にもとづいてなされたもので
、その目的は、原子炉トリップ時において原子炉容器内
に安定１７た冷却材の自然対流を生じさせ、原子炉トリ
ップ後に発生する崩壊熱を効率よく除去することができ
る高速増殖炉を提供することにある。

〔発明の析も要〕

本発明に係る高速増殖炉は、各可動反射体のエントラン
スノズル周壁に高圧プレナム内に開口する流；７ｂ口を
設けるとｔもに、同エントランスノズル内に弁座を形成
し、また同エントランスノズル内において記憶合金製支
持部材により弁体を支持し、通常運転時には上記弁体を
弁座に当接させてエントランスノズル内に通常運転時に
必要な小流路を形成し、原子炉トリップ発生により　’
＋１３動反射体内に冷却材の逆流が生じると、その高温
の冷却材により記憶合金製支持部材が変形して弁体を弁
座よυ離間させ、エントランスノズル内の流路を拡大す
るように構成されている。

〔発明の実施例〕

以下、第４図ないし第６図に示す一実施例について説明
する。

図中１０１は上部開口を遮蔽体１０２で遮蔽された原子
炉容器であって、この内部には炉心支持部１０３を介し
て上部仕切壁１０４が設けられ、上部仕切壁１０４の中
央部には燃料集合体１０５・・・を装荷して炉心１０６
が形成されている。また炉心１０６０周りにはウラン２
３８を収容した燃料集合体１０７・・・を装荷してブラ
ンケット領域１０Ｂが形成され、さらにブランケットｉ
Ｊ＋：を域１０８の周りにはｎ」動反射体１０９・・・
を装荷して反射体領域１１０が形成されている。

原子炉容器１０１の周壁土部には上部仕切壁１０４上方
の出口プレナム１１１Ａに連通ずる一法論却利出口１１
１が、また原子炉容器１０１の底部には上部仕切壁１０
４下方の入口プレナム１１２人に連通ずる一法論却月入
口１１２が設けられている。

上部仕切壁１０４の下方には中間仕切壁１１５が、さら
にその下方には底壁１１６が設けられ、」一部仕切壁１
０４と中間仕切壁１１５との間は高圧プレナム１１７、
中間仕切壁１１５と底部１１６との間は低圧フ０レナム
１１８となっている。寸だ高圧プレナム１１７を貫通し
て出口プレナム１１１Ａと低圧プレナム１１８とを連通
ずる連結管ＩＪ９・・・が設けられ、これらの連通４７
１９・・・に燃料集合体１０５・・・、１ｏｚ・・・お
よび可動反射体１０９・・・めエントランスノズル１２
０・・・＋１２１・・・、１２２・・・が上部仕切壁１
０４の」二面１１１より嵌合されている。

前記炉心用燃料集合体ノ０５・・・のエントランスノズ
ル１２０・・・は下端を閉塞し、周壁にノズル孔をイｊ
している。首だブランケット用燃料集合体１０７のエン
トランスノズル１２１・・・は下端を開放して内部にオ
リフィスを有し、少量の冷却材を低圧プレナム１１８よ
り流入させるように構成されている。

また前記可動反射体１θ９・・・のエントランスノズル
１２２・・・は、＠５図に示う如く下端を閉塞し、周壁
に流通口１２３・・・とその上方に小流ｉ＋ｈＪＬ　Ｊ
　２４・・・と金山している。そしてエントランスノズ
ル１２２内には弁座１２５が設けられるとともに、この
弁座１２５の上下に記憶合金製支持部材１２６Ａ、１２
６Ｂを設け、この両支持体１２６Ａ、１２６Ｂで弁体１
２７を上下よシ支持するように構成されている。

前記弁体１２７は第６図に示す如く外周の一部にＩ′ｉ
”ｒｊ　７２　Ｂを有し、弁座１２５に対して下方より
当接した状態ではこの溝１２８を通１．て、エントラン
スノズル１２２内に通常運転時に必要な小流路を形成す
るように構成されている。

また弁体１２７が下方へ移動して弁座１２５より離間す
ると、弁体１２７の全周にわたって流路が形成さ肛、エ
ントランスノズルＩ２２内の流路が拡大するようになる
ものである。

前記両記憶合金製支持部月１２６Ａ、１２６Ｂはいずれ
もペロー状をなし、原子炉通常運転時には弁体１２７を
弁座１２５に当接させているが、通常運転時におけるエ
ントランスノズルレノ２２内の温度（約３７０〜４００
℃）より高い設定温度（たとえば４２０℃）では上方の
支持部月１２６Ａが伸び、下方の支持部材１２６Ｂが縮
んで弁体１２７を弁座よりｒＪｌ＃間させるように構成
されている。

前記各連結管１１９にはそれぞれ複数の透孔が設けられ
ているが、特に反射体領域１０９にける連通管１１９に
は、第５図に示すように、前記流通口１２３に連通ずる
透孔１２Ｂおよび前記小流通孔１２４に連通ずる小透孔
１２９が設けられている。

原子炉容器１０１の出口プレナム１ノｌＡ内には、第４
図に示す如く冷却装置１３０が収容されている。との冷
却装置１３０は原子炉トリップ信号により起動するよう
に構成されているものである。

次に、この実施例の作用を説明する。

原子炉通常運転時における高圧プレナム１１７内の冷却
利温度は約３７０〜４００℃であるが、炉心１０６を流
通する際に核燃料の反応熱により加熱されるので、出口
プレナム１１１Ａ内（７）冷却材温度は約４９０〜５３
０℃となっている。

そこで、原子炉トリップが生じると、出口プレナム１ノ
ｌＡ内の冷却材温度は４２０℃程度まで低下し、その後
は崩壊熱により再び昇温するようになる。また原子炉ト
リップの発生により、前述の通り可動反射体１０９・・
・の内部には冷却材の逆流が生じ、その冷却材は弁体１
２７の溝１２８を流通し、さらに流通口１２３および小
流油孔１２４を通して高圧プレナム１１７に流入する。

そして品用プレナム１１７内の冷却材は炉心用燃料集合
体１０５・・・より出口プレナム１１１Ａへ流通するよ
うになる。そして可動反射体１０９のエントランスノズ
ル１２２内部では、出口プレナム１１ＪＡ内の高温の冷
却材が流入することによシ記憶台金製支持部材１２６ｆ
ｉ、、１２６Ｂが変形し、エントランスノズル１２２内
の流路を拡大する。したがって、出口プレナム１１１Ａ
よシ可動反射体１０９内部を通って高圧プレナム１１７
へ至る冷却材の流路抵抗が減少し、原子炉容器１０ノ内
の自然対流が促進される。一方、出口プレナム１１ＪＡ
内の冷却材は原子炉トリップ信号により起動した冷却装
置１３０により冷却され、安定した自然対流と相俟って
効率のよい崩壊熱除去が行なわれることになる。

また、高圧プレナム１１フ内においては可動反射体１０
９を通して逆流してきた高温（４２０℃以上）の冷却材
が上部に溜り、１部の比較的低温の冷却材が燃料集合体
１０５・・・、１０７・・・を通１−て出口プレナム１
１１Ａへ流出する。そして高圧プレナム１１フ上部の高
温の冷却材は小過孔１２９および小流通孔１２４全通し
てエントランスノズル１２２内の弁体１２７付近に環流
することになるので、記憶合金製支持部材１２６　Ａ　
、　１２６　Ｂは出（」プレナム１１１Ａ内の冷却材が
十分低温になるまで変形状態に保持され、エントランス
ノズル１２２内に大流路を確保することができる。

第７図ないし第１０図ｆｉ記憶合金製支持部材または弁
体の変形例を示すもので、以下、順次説明する。

まず第７１￥１は、弁体１２７を上下よりコイル状の記
憶合金製支持部材１３１Ａ、１３１Ｂで支持したもので
ある。

また第８図および第９図は板状をなす単一の記憶合金製
支持部材１．９２によシ弁体）２２を下方より支持した
ものであって、第８図は通常運転時において弁体１２７
を弁座１２５に当接さぜた状態含水し、第９図ｔま原子
炉トリップ時において弁体１２７を弁座１２５に当接さ
せた状態を示している。なお、支持部月１３２は中央部
で弁体１２７を支持し、その周りに複数の冷却材流通孔
１３３をイｊしている。

まだ第１０図は円錐形をなす弁体１３４を波形の記憶合
金製支持部材１３５１．１３５Ｂにて上下より支持し、
また弁体１３４の外周には突起１３６を設けて、通常運
転時には弁体１３４を下降して突起１３６を円錐形状の
弁ｍ１３７に当接させ、原子炉トリップ時には支持部材
１３５Ａ、１３５Ｂが変形して弁体１３４を上昇させる
ようにしたものである。なお、上記突起１３６は弁体１
３４と弁座１３７との間に小流路を確保するだめのもの
である。

そして上記第７図ないし第１０図の変形例においても前
記一実施例と同様の作用効果を得ることができる。

〔発明の効果〕

以」−詳述したように、禾発明忙よれば、可動反射体の
エントランスノズル内で弁体を記憶合金製支持部材によ
シ支持するようにして、原子炉トリップ時において原子
炉容器内に安定した冷却材の自然対流を生じさせ、原子
炉トリップ後に発生する崩壊熱を効率よく除去できる高
速増殖炉を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は従来例を示すもので、第１図は高
速増夕「１炉の概略秩断面図、第２図は炉心周辺部を示
す縦断面図、第３図は原子炉容器内の冷却材の流れを示
す図、第４図ないし第６図は本発明の一実施例を示すも
ので、第４図は高速増殖炉の概略縦断面図、第５図は可
動反射休部辺部を示す縦断面図、第６図は第５図の■−
■断面図、第７図は変形例を示す弁体周辺部の縦断面図
、第８図および第９図は別の変形例を示す弁体周辺部の
縦断面図、第１０図はさらに別の実施例を示す弁体周辺
部の縦断面図であ゛る。 １０１・・原子炉容器、１０４・・・上部仕切壁、７０
．５・・炉心用燃料集合体、１０６・・・炉心、１０７
・・ブランケット用燃料集合体、ＪＯＢ・・・ブランケ
ット領域、１０９・・・可動反射体、１１０・・・反射
体領域、１１１Ａ・・・出口プレナム、１１２Ａ・・・
人口プレナム、１１５・・・中間仕切壁、１１６・・・
底壁、１１７・・・高圧プレナム、１１８・・・低圧プ
レナム、１２０，１２１，１２２・・・エントランスノ
ズル、１２３・・・流通口、１２５．１３７・・・弁座
、１２６Ａ、１２６Ｂ、！、”１２，１３５Ａ。 １３５Ｂ・・・記憶合金製支持部材、１２７．１３４・
・・弁体、　１３０・・・冷却装置。 １１１ｍ１’１人代理人　　弁理士　鈴　江　武　彦第
　１　図 第　２図 會３ｒＭ ２ ＩＦ５圀 １２

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）　　冷却制を収容しまた原子炉容器と、この原子
   炉容器内を下方の入口ゾレナムと上方の出ロゾレナムと
   に区画する上部仕切壁と、この上部仕切壁の下向（＋４
   １１に設けられ上部仕切壁との間に高圧プレナムを形成
   する中間仕切壁と、この中間仕切壁の下面側に設けられ
   中間仕切壁との間に低圧プレナムを形成する底壁と、核
   分裂性燃料を収納しエントランスノズルを上部仕切壁の
   上面（ＩＩ＋より高圧プレナムを貫通して原子炉容器の
   中央部に装荷され炉心を形成する複数の炉心用燃料集合
   体と、エントランスノズルを上部仕切壁の上面側より高
   圧プレナムを貫通して炉心の周りに装荷されブランケッ
   ト領域を形成する複数のブランケット用燃料集合体と、
   周壁に流通口を有するエントランスノズルを上部仕切壁
   の土面１１１１１より高圧〕０レナムを貫通して上記流
   通口を高圧プレナム内に開口させてブランケット領域の
   周シに装荷され反射体領域を形成する複数の可動反射体
   と、この各可動反射体のエントランスノズル内に形成さ
   れた弁座と、この弁座に当接した状態ではエン１ランス
   ノズル内に通′帛運転時に必苅な小流路を形成し弁座よ
   り離間することによりエントランスノズル内の流路を拡
   大する弁体と、この弁体をエントランスノズル内にて支
   持し通常運転時は弁体を弁座に当接させており通常運転
   時におけるエントランスノズル内の温度より商い設定温
   度で変形して弁体を弁座より離間させる記憶合金製支持
   部材と、前記用１」プレナム内に収容され原子炉トリッ
   プｊｅｊ号によシ起動する冷却装置とを具備したことを
   特徴とする高速増殖炉。
2. （２）前記記憶合金製支持部材はベロー状であることを
   特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の高速増殖炉
   。
3. （３）前記記憶合金製支持部材はコイル状であることを
   特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の高速増夕１
   ｎ炉。