JPS5999394A - 高速中性子型原子炉の炉心蓋−プラグ - 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】 本発明は、高速中性子型原子炉の炉心蓋プラグに関する
。

一般に、液体金属例えばナトリウムによって冷却される
高速中性子型原子炉は、大きな厚みをもった水平スラブ
によって閉ざされた原子炉容器を有し、この原子炉容器
に満たした液体ナトリウム冷却材中に原子炉の炉心が浸
漬されている。炉心の上部には、炉心蓋−プラグと呼ば
れるユニットが配設され、このユニットは、制御棒の管
ガイド及び全ての計装（％に、組立体或いは装置の出口
にナトリウムのサンプルを取出すためのサンプリング管
）を支持している。炉心蓋−プラグは、その下部におい
て、炉心からのナトリウム流を偏向させ、それを原子炉
容器の外周部の中間熱交換器の方に差向ける役目をして
いる。

炉心蓋−プラグは、垂直軸線を備えた円筒状囲い（エン
クロージュア）によシ形成され、この円筒状囲いの上部
は、原子炉のスラグの成る部分上において該スラブを通
シ炉心蓋−プラグを通すだめの通し孔の（ロ）りに載置
された支持体に固着されている。この通し孔は、大きな
回転プラグ中に垂ｉｆｆ　＋ＮＩ＋線の回りに回転自在
に取付けた小さな回転プラグに形成されており、小さな
回転プラグ自身は、スラブの固定部分上に垂直軸線の回
りに回転自在に取付けられている。

制御棒の管ガイド及び計装管は、支持板に上部が固着さ
れ、円筒状囲いを垂直に通っている。これらの管ガイド
には、炉心蓋−プラグの円筒状囲いに対し横方向にフェ
ルールがしつかシと固着′さ力、ている。

この直径に比べて高さの大きな組立体は、炉心の垂直方
向に原子炉容器中に浸漬され、下部に格子板を有し、こ
の格子板は、制御棒の管ガイドに固着され、ナトリウム
のサンプリング管を支持している。

このような高さの大きな組立体は、大きな振幅の機械的
応力及び熱応力を受けるような剛性の構造体を形成して
いる。

フランス特許第２バタθ３７号には、炉心蓋−プラグの
垂直囲いに通し孔を形成し、フェルールには別の通し孔
を形成することにより、熱応力を減少させることが記載
されている。炉心の直上にある蓋−プラグの下部には、
扁平な水平板が取付けてあり、この水平板にはその表面
の大部分に穿孔が形成されている。液′体す）　ＩＪウ
ムはこれらの穿孔により案内され、フェルールに形成し
た通し孔により円筒状囲いの内部に入り、円筒状囲いの
側面に形成した通し孔によって囲いの外部に出る。これ
によって温度平衡が改善され、炉心蓋−プラグの構造に
おいて熱応力が減少する。

しかし、この装置には、液体ナトｖウムが完全に適切に
分配されず、炉心を出る噴流のエネルギーが分散されな
いという難点がある。

捷だ、炉心苦−プラグの超静的構造は、原子炉の稼動状
態の変更に際して起こり得る熱衝撃に対する耐性がすぐ
れていない。

従って、本発明の目的は、原子炉容器を閉ざす１（１１
転プラグ内において炉心蓋−プラグの通路開口の回りに
あり、回転プラグ上に載置されている、支持板と、上端
が支持板と一体になった、垂直軸線を備えた円筒状囲い
と、回転プラグの厚みにほぼ対応する高さに亘って円筒
状囲いの内側ス被−スを占イ１する、対放射線保護プラ
グと、上部が支持板（て固着され、円筒状囲いの内部状
囲いに対し１／Ｑ方向に配設したフェルールに連結され
、特に−λ・１１の制＠Ｓを受けるようになった一組の
垂直管とを有する、制御ｉ＃棒及び炉心計装を固定し案
内すると共に炉心からの冷却材を分散させ偏向させるた
めの高速中性子型原子炉の炉心蓋−プラグに？いて、冷
却材を熱交換器の方に効率的に導くと共に、冷却材を適
切に分散させ、従来の炉心蓋−プラグに比べて機械的応
力及び熱応力に対する耐力の犬な炉心蓋−プラグを提供
することにある。

この目的のために、本発明によれば、囲いの内部におい
て管ガイドに対し固定された一組のフェルールは、少く
とも２個の円錐状フェルールによって形成さガ、これら
の円錐状フェルールは、凹いの軸線と合致する軸線、／
、２０°よりも大きな頂角及び囲いの内径よりも少し小
さな外径を有し、囲いの内面と７エルールの外側縁との
間にはすき間が存在し、フェルールは円筒状囲いと一体
にした止め部によって円筒状囲いに関し軸方向に固定し
た位置に保持され、円筒状囲い内の最も下方にアルナト
リウム通路をもたないフェルールは、通し孔を穿設した
囲いの下部の近傍において、冷却材を偏向させる下部フ
ェルールの両側に、外面を下方に指向して配設されてい
る。

次に、本究明が一層理解されるように、高速中性子Ｑ’
ｉ原子炉の液体金属冷却材の浄化装置の好ましい実施例
を示した添付図面を参照して一層詳細に説明する。

第１図において、高速中性子型原子炉の厚い小ざな回転
スラブ１は、それ自身スラブ上に載置された図示しない
大きな回転プラグ（図示しない）上に載ＩＮ、（され、
全体の装置は、炉心の集合体を冷却させる液体ナトリウ
ムが液位２″！で満たされた原子炉の炉心を封じ込めて
いる。

原子炉の炉心は、集合体を有し、これらの集合体は、原
子炉容器の内部に垂直に配設され、液位２の下方の液体
す）　ＩＪウム中に浸漬されている。

３　ｉｄ：炉心を形成する燃料集合体の頂部の上端レベ
ルである。

原子炉の炉心の垂直線上に、全体的に参照符号４によっ
て表わした原子炉の炉心蓋−プラグが配設されている。

炉心監−ゾラグ４は、支持板６を有し、この支持板の外
周部分は、炉心蓋−プラグ４０通路開ロアの回りにおい
て、回転プラグ１上に載置されている。回転プラグｌは
、その垂直軸線の回りに回転自在に１大きな回転プラグ
上に取付けてあり、大きな回転プラグ自身は、原子炉の
スラブの固定外周部分に、その垂直軸線の回りに回転自
在に取付けである。

炉心のプラグＭ４は、長い円筒状囲い８を有し、囲い８
の、上端は支持板６上に固着されてしる。

囲い８の直径は小さな回転プラグ１中の開ロアの直径よ
りも少し小短い。

第１図には、原子炉の制御棒及び棒機構を支持し案内す
るための３本の管スリープないし管ガイド１０が図示さ
れている。これらの管ガイド１゜は上端において支持板
６に固着され、炉心蓋−プラグ４０円筒状囲い８全体に
垂直に通σれている。

円筒状囲い８には、／１１式な回転スラブ１の全厚ざに
亘って、鋼板積層体１１から成る放射線保膜材が取付け
られている。

管ガイド１０は囲い８の内部において、プラグ蓋４の構
造の横方向突張りとなる円錐形の２エル−ル１４に、取
付はスリーブ１２によりしっかりと連結されている。フ
ェルール１４は、頂点を下方に向けて、即ち外面がプラ
グ蓋４の下方部分に対面するように配置された、頂角が
ほぼ／ｇＯ９の円釦状である。

フェルール１４０基端部の直径（即ちフェルール］４の
外径）Ｉ−ｉ、円筒状囲い８の内径よシも少し７１％さ
い。突張りの軸線は囲い８の軸線と合致している。突張
りの全周に亘って突張りの外側縁と囲い８の内面との間
にわずかなすき間が存在している。

現用されている高速中性子型原子炉炉心の直径が３ｍよ
りも少し小σい炉心蓋−プラグの場合には、Ｊ！ノさが
、２０−コＳｍｍの薄板製の円錐状のフェルールが用い
られる。円錐状フェルールと円筒状囲いとのすき間は３
θｍｍである。この炉心蓋−プラグは、３０本の管ガイ
ド１０及び中心部の通路管を封じ込めており、この通路
管によって測定ないしサンプリング装置を炉心の垂直線
に沿ってその中心部に送りこむことができる。

炉心蓋−プラグ４の高さに従って配された２枚の上部フ
ェルール片１４ｂ、１４ｃは、実質的に同一であり、制
御棒の管ガイド又は他の計装管を通すのに心安な通し孔
のほかに、いくつかの通し孔を備えている。しかし下方
のフェルール片１４ａは補助の通し孔は備えていない。

炉心から出た液体ナトリウムは、円筒状囲い８と円錐状
フェルール１４との間に形成された空所を通って炉心蓋
−プラグ４の内部に入り得るだけである。

制御棒の管ガイド１０及び他の計装管はその全長に亘り
連続しているが、従来技術による炉心蓋−プラグの管の
場合はそうではなかった。即ちこれらの管は上端が閉ざ
されているため、停滞したナトリウムが封じ込められ、
管内部を通るナトリウムの循環は起こらない。

第１１コ図に示すように、円錐状フェルール１４け、フ
ェルール１４の外側縁と係合するための中心こじり片１
５ａを備えた止め装ｆｉ１５によって、円筒状囲い８に
対する軸方向の所定位［Ｋ保持されている。止め装置１
５け、囲い８の壁部に形成した長孔１６内に溶接によっ
て固着し、後方の取付部分１５ｂによって止め装置１５
の高ざが調節できるようにする。

各々の円錐状フェルール１４について７２個の止め装置
１３が用いられ、これらの止め装置１３は水平面内にお
いて囲い８の内面に３００宛の間１♀Ａに配置されてい
る。

下方のフェルール片１４ａの両側において円筒状囲い８
の側面に通し孔１８．１９が穿設してあり、通し孔１８
の列（上部列）はフェルール１４ａの上方にあシ、通し
孔１９０列（下部列）はその下方におる。止め装置］３
の取付後は少くとも部分的に塞がれる止め装置１３の固
定用の小ζな寸法の長孔１６を除いては、通し孔１８．
１９以外のし１」口は円筒状囲い８の側面に形成されて
いない。

通し孔１８の上部列は、円錐状フェルール１４ａの上方
ｇＯｍｍのところにあり、直径／　ＩＩ　！；　ｍｍの
ＳθイＩＩＩｊの通し孔１８から成っている。

通し孔１９の下部列は、通し孔１８の上部列の下方２−
２０　ｍｍのところにあシ、やはり直径／１−ｍｍの３
０個の通し孔１９から成っている。

下方の円錐状フェルール１４ｍは、直立サンプリング管
２０も担持しており、これらの管２０はフェルール１４
ａを通過し、これに溶接により固着されている。各々の
サンプリング管２０は、集合体の正確な垂線に従って配
設され、時に起こり得る漏れを検出するために組立体の
出口からナトリウムをサンプリングするために使用され
る。

サンプリング管２０によって取出した液体ナトリウムの
サンプルは、炉心蓋−プラグ４の内部に集められ、管破
断位置探知モジュールに給送きれる。

第３図には炉心蓋−プラグ４の下部が図示され、この炉
心蓋−プラグの下部は、水平な板体の表面の大部分に穿
孔を形成して成る扁平な格子体２３によ多形成されてい
る（水平板体の表面の９０％に穿孔が形成されている）
０ 耐振動性の格子体２３によって、サンプリング管２０が
保持される。集合体の配列に対応１−だ配列の通し孔２
４が格子体２３に形成されている。

格子体２３は管ガイド１０によって保持され、数句スリ
ーブ２５を備えれ管ガイド１０の下部は、格子体２３０
通し孔２６に通される。

格子体２３は、通し孔２４．２６と異なった配列の通し
孔２７も有し、これらの通し孔２７によって炉心からｆ
ｌＪ立体の上部にナトリウム流を導くことができる。

格子体２３は第３図に示すように、管ガイド１０によっ
て互に並置きれ保持された６個の部片から成る１つのユ
ニットである。

中央の部片には要素はなく、サンプリング管２０の長ざ
は振動状態となるには不十分である。

格子体２３のこの中央の部片では、通し孔２７によって
ナトリウムを導くことも不可欠ではない。

炉心を出たナトリウムは、下方から上方に垂直に流れ、
そのわずかな部分は、管の可能な破断を検出するために
サンプリング管２０に入る。

はぼ全鍵のす）　ＩＪウム流は、格子体２３に到達し、
ナトリウムを導く通し孔２７によって格子体２３を通過
する。実際に、格子体２３の他の全部の通し孔は、サン
プリング管２０又は上端を閉ざした管ガイド１０によっ
て閉ざされ、ナトリウムを循環させない。

ナトリウム流は、下方のフェルール片１４ａに衝突シ、
フェルール片１４ａはこのナトリウム流に対するそらせ
板として働き、ナトリウムは、熱交換器を収容した原子
炉容器の周囲部分の方に偏向される。

ナトリウムの一部は、円筒状囲い８に入ることなく、原
子炉容器の周囲部分に直接に向けられ、別の部分は通し
孔１９に向けられ、残りのナトリウムは円錐状フェルー
ル１４ａの外周部分に到達し、円筒状囲い８の内面と円
錐状フェルール１４ａとの間のすき間を通シ、はぼ金貨
が通し孔】８を経て排出される。

非常に少い量のナトリウムは、フェルール片１４ｂ　、
１４ｃの内側縁と囲い８の内面との間のすき間を通過す
る。

このように、ナトリウムの主要流は、格子体２３と円錐
状フェルール片１４ａとの間の空所を通って導かれる。

この空所の通路断面積は内側から外側に向って増大する
。従って、ナトリウムの流速は内（１：ｌから夕（側に
向って、単に増大しない傾向だけでなく、減少する傾向
も示すことになる。

そのためナトリウム流が鎖静される。これは、紳子炉の
内部構造を形成する９素の強度にとっても、熱交換器へ
のす）　ＩＪつムの分布及び自由な液面の釦静化にとっ
ても好つごうである。

更に、炉心蓋−プラグの剛性でない構造によって、原子
炉内部の機械的及び熱的な応力に対する耐性が改善され
る。

円筒状囲い５は、フェルール１４に対する径方向に止め
装置１ｉ１５による規則的な作用を受けるため、囲い８
が多角形の弾性変形を受け、応力が減少する。フェルー
ル１４はその円錐形状のため軸向きの力の下に弾性変形
でれ、例えば差動的な熱膨張による囲い８と管ガイド１
０との相対的な移動が補われる。

本発明による炉心蓋−プラグの主な利点は、炉心蓋−プ
ラグ構造の制限の制限された変形によって原子炉の稼動
中に炉心蓋−プラグの受ける応力が減少することにある
。この応力は熱的な応力（原子炉の熱的な体制の変更に
よる応力）と、原子炉の外部からの機械的な応力（例え
ば地震による応力）との両者を含む。まだ、炉心からの
液体ナトリウムの偏向及び案内は最適の形態において行
われ、ナトリウム流はそれに伴って鎮静化される。

また炉心蓋−プラグの構造及び組立は、従来技術による
炉心蓋−プラグに比べて著しく簡単になる。

本発明は上述した実施例のみに限定されず、その全ての
変形を包含する。

例えば円筒状囲いの内部において突張りとなる円錐状フ
ェルールの数は、２個よりも多くの任意の数とすること
ができる。

サンプリング管は、第コの円錐状フェルールに固定−し
、液体金属のそらせ板となる下部の円錐状フェルールに
形成した通し孔内に遊Ｃメなしに係合させてもよい。

本発明による炉心蓋−プラグは、ここでは詳細に説明し
なかった炉心の計装を通過させるために心外゛な全部の
要素を備えていてもよい。

炉心若−プラグの上部を形成する保歇ゾラグは、例えば
比較的薄い板の積層体の代りに、重量の犬なる要素の積
層構造を使用するなど、上述した実が６例と異なった構
成とすることができる。

また、円筒状囲いの下部のナトリウム通路開口の大きさ
とその分布も必要に応じ変更することができる。

円う・１［フェルールの頂角は／６０°以外の角度とし
てもよく、それぞれ異なった頂角の円錐状フェルールを
用いてもよい。しかし７、円錐の頂角は、不定ゆ」の４
１４成上／、２θ０よシも大きな角度とすべぎである。

本発明による炉心蓋−プラグは、炉心を下方から上方に
流れ炉心においての加熱後に原子炉容器の外周部に集取
される冷却材を使用する全ての萬速中性子型原子炉に適
用される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による原子炉の炉心蓋−プラグの垂直断
面図、第一図はフェルールの外周部分及びこのフェルー
ルを軸方向に固定する固定装置を示す斜視図、第３図は
サンプリング管の支持格子体を有する炉心蓋−プラグの
下部を示し、第１図の矢印Ａの方向に見た下面図である
。 符号の説明 ｌ・・・・・・・・・回転プラグ。　６曲曲・支持板。 ７・・・・・・・・・通路開口。　８・・・・叩・円筒
状囲い。 １０・・・・・・・・・管ガイド（垂直管）。　　１４
・・曲。　　１４ａ・・・・・・・・・フェルール片（
フェルール）。　１５・・・曲・・止め装置（止め部）
。　　１８．１９・・・・・・・・・通し孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 ／）原子炉容器を閉ざす回転プラグ（１）内において炉
   心蓋−プラグの通路開口（７）の回りにあυ、回転プラ
   グ（１）上に載置されている、支持板（６）と、上端が
   支持板（６）と一体になった、垂直軸線を備えた円筒状
   囲い（８）と、回転プラグ（１）の厚みにほぼ対応する
   高さに亘って円筒状囲い（８）の内側のスペースを占有
   する、対放射線保護プラグ（１１）と、上部が支持板（
   ６）に固着され、円筒状囲い（８）の内部において、円
   筒状囲い（８）に対し横方向に配設したフェルール（１
   ４）に連結され、特に原子炉の制御棒を受けいれるよう
   になった一組の垂直管（１０）と、を有し、制御棒及び
   炉心計装を固定し案内すると共に炉心からの冷却材を分
   散させ偏向させるよ　　。 うにした高速中性子型原子炉の炉心蓋−プラグにおいて
   、 囲い（８）の内部において管（１０）に対し固定された
   一組のフェル−／Ｉ／（１４）　　が、少くとも２個の
   円錐状フェルール（１４）によって形成され、これらの
   円錐状フェルールは、囲い（８）の軸線と合致する軸線
   、／２００よりも大きな頂角及び囲い（８）の内径より
   も少し小さな外径を有し、囲い（８）の内面とフェルー
   ル（１４）の外側縁との間にはすき間が存在し、フェル
   ール（１４）は、円筒状囲い（８）と一体とした止め部
   （１５）によって、円筒状囲い（８）に関し軸方向に固
   定した位置に保持され、円筒状囲い（８）内の最も下方
   にあるナトリウム通路をもたないフェルール（１４ａ）
   は、通し孔（１８，１９）を穿設した囲い（８）の下部
   の近傍において、冷却材を偏向させる下部フェルール（
   １４ａ）の両側に、外面を下方に指向して配設されたこ
   とを特徴とする炉心蓋−プラグ。 ２）垂直管（１０）をその全長に亘り連続させ、支持板
   （６）のところで上端を閉ざしたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の炉心蓋−ゾラグ。 ３）炉心蓋−プラグの直径を５ｍよりも少し小さくした
   特許請求の範囲第１項又は第２項記載の炉心蓋−プラグ
   であって、約３０ｍｒｎのすき間をもって円筒状囲いの
   内部に配した頂角が約／ＡＯ°の円錐状フェルール片に
   よシ形成された少くとも一個のフェルールを有すること
   を特徴とする炉心蓋−プラグ。 り）炉心蓋−プラグの下部において扁平な水平板即ち格
   子体を垂直筒（１０）に固着し、この格子体に、計装管
   （２０）を通すための通し孔及び冷却材の通路となる通
   し孔（２７）を形成した特許請求の範囲第１〜３項のい
   ずれか７項記載の炉心、！ｑ−プラグにおいて、垂直管
   （１０）に固定され、垂直管（１０）によシ互に対し保
   持された同一の並置された複数の部分によって格子体（
   ２３）を形成したことを特徴とする炉心蓋−プラグ。 Ｓ）計装管（２０）を下部フェルール片（１４ａ）に形
   成した通し孔のところで下部フェルール片（１４ａ）に
   固定し、格子体の通し孔（２４）内に係合させたことを
   特徴とする特許請求の範囲第を項記載の炉心蓋−プラグ
   。 ６）冷却材を偏向させるフェル・−ル（１４ａ）の直上
   においてフェルール片（１４ａ）の通し孔のところに配
   された第一のフェルール片（１４ｂ）上に、計装管（２
   ０）を固定し、フェルール片（１４ａ）の該通し孔中に
   計装管（２０）をわずかな遊隙をもって係合させたこと
   を特徴とする特許請求の範囲第を項記載の炉心蓋−プラ
   グ。