JPS60105993A - 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り的に原子炉等器の上部開口を
閉塞するルーフスラブあるいは遮蔽プラグ等の遮蔽体の
構造に関する。

〔発明の技術的背景〕

高速増殖炉例えばタンク型高速増殖炉は以下のような構
成になっている。すなわち冷却材および炉心を収容する
絆子炉答器の上部開口はルーフスラグにより閉塞されて
いる。上記原子炉容器の炉心外周には中間熱交換器ある
いは循環ポンプがルーフスラブに支持されて設けられて
いる。また枠子炉容器外周には安全容器が設けられてい
る。このようにルー７ネラブは各社の重量構造物を支持
する為に通常鉄製の梁をめぐらしたコンクＩＪ−ト構造
物で構成されている。

しかしながら炉内は高置である為にルーフスラブの上面
および下面との間に大きな温度差が発生し、それによっ
てルーフスラブが熱費形して搭載構造物が傾斜して炉内
の構造物と干渉したりまたルーフスラブ自体に亀裂が生
ずる恐れがある。そこで従来ルーフスラブの下方には冷
却構造部および断熱構造部が併設され上述したような事
態の発生防止が図られていた。

〔背景技術の問題点〕

上記構成において冷却横這部には高性能なものが要求さ
れると共に万−故障等により冷却ガスの供給が停止して
もルーフスラブの下面が短時間の内に加熱されないこと
、ルーフスラブが変形するようなルーフスラブ上下面に
おける温度差を発生させないようにすることが必要であ
る。さらにルーフスラブ本体の放射線遮蔽は。

前述したようにコンクリートで行なっており。

ルーフスラブ本体構造部にピンホールあるいはクラック
等が発生してもコンクリートに憶われているので位置を
確認したり修理したりすることが困難でおるという不具
合があった。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、万一冷却系が停止したような場合にも
遮蔽体上下面における温度差を低減して変形等を・防止
するとともに遮蔽体内部で発生したピンホールあるいは
クランクの位置の確認およびその補修作業を容すに行な
うことが可能な高速増殖炉を提供することにある。

〔発明の概要〕

すなわち本発明による局速増殖炉は、内部に冷却材およ
び炉心を収容する原子炉容器と、仁の原子炉容器の上部
開口を閉塞するように設けられた遮蔽体と、この遮蔽体
の最下層に設けられた冷却層と、上記遮蔽体の冷却層上
方に設けられ粒径の異なる金属粒子捷たは岩石を充填し
てなる充＠麺と、上記冷却層に冷却ガスを循環させる冷
却ガス循環機構と、上記充填層に水を供給する給水機構
と、前記遮蔽体に設けられた保守点検孔とを具備した構
成である。

〔発明の実施例〕

以下第１図ないし第３図を参照して本発明の一実施例を
説明する。第１図は本実施例によるタンク型高速増殖炉
の概略構成を示す縦断面図である。図中符号ｌはコンク
リート族の原子炉建屋を示し、この原子炉建屋１にはビ
ット室２が形成されている。このピント室２の上端内周
縁には段付部２人が形成されており、この段付部ｚＡ上
にはルーフスラブ４がそのスカート部５を載置させて設
置されている。このルーフスラブ４には原子炉容器６が
垂１されているとともにこの浮子炉容器６外周には安全
容器７が同様に垂下されている。上記原子炉容器６内に
は冷却材８および複数の燃料集合体および制御棒等から
なる炉心９が収容されている。上記炉心９は炉心支持機
構１０によｐ支持てれている。

この炉心支持機構１０と前記原子炉容器６との間には隔
壁１ノが設けられており、原子炉容器６内を上下に２分
し上方を尚温、高圧の上部プレナム１２．Ｔ方を低温、
低圧の下部プレナム１３としている。また炉心９の面上
位置には制御棒駆動機構等を有する炉心上部機構１４が
前記ルーフスラブ４の回転プラグ４Ａを貫通して設置さ
れている。炉心９外周の原子炉容器６内には中間熱交換
器ノ５および循環ポンプ１６がルーフスラブ４の固定プ
ラグ４Ｂおよび前記隔壁１１を貫通して設置されている
。

上記構成によると冷却材８は炉心９を下方から上方に上
昇しその際炉心９の核反応により昇温する。昇温した冷
却材８は上部プレナム１ｚ内に流出し中間熱交換器１５
内に流入口１５Ａを介して流入する。中間熱交換器１５
内で図示しない２次冷却材と熱交換して冷却され流出口
１５ｆ３を介して下部プレナム１３内に流出する。

そして循環ポンプ１６によシ加圧され再度炉心９下方に
供給される。一方昇濡した２次冷却材は図示しないター
ビン系に送られて発電に供される。その際上部プレナム
１２からの熱およびその上部に充填されている不活性ゲ
ス例えばアルゴンガス１７（以後ＦＰガスと称す〕から
の熱によりルーフスラブ４の下面が加熱され上面側と下
面側の温闇差が大きくなりその結果ルーフスラブ４が変
形してしまう。そこでこのような事態を防止する為に本
実施例によるルーフスラブ４は次のような構成となって
いる。

ルーフスラブ４の最下層には冷却層２ノが形成されてお
りこの冷却層２１には冷却ガス循環機構２ｚにより冷却
ガス例えば窒業ガスが供絽される。上記冷却ガス循環機
Ｊｄｈ２２は冷却層２ノ内に配置され下端に複数の冷却
ガス噴出ノズル２３Ａを有する冷却部２３と、この冷却
部２３に入口配管２４を介して接続された熱交換器２５
およびポンプ２６と、このポンプ２６と前記冷却）＠２
ｉとの間に配設された出口配管２７とから構成きれてお
シ、上記冷却部２３のノズルＺ３Ａからルーフスラブ４
下面に冷却ガスを噴出さぜることによりルーフスラブ４
下面を冷却する構成である。上記冷却Ｉ曽Ｚノ上方には
充填Ｈｚｇが形成されている。この充填層２ノは粒径の
大きい（粒径ａ）金属粒子２９および粒径の小づい（粒
径ｂ）金属粒子３ｏとから構成されており、これら粒径
の異なる金属粒子２９　、　Ｊ　Ｏによりγ線および中
性子線等の放射線を遮蔽する構成である。上記金属粒子
は高熱伝導度物質である鉄球又は鉄鉱石であり、また金
属粒子のかわシに岩石粒子を使用してもよい。ルーフス
ラブ４の上記充填層２−８上方には空間３ノが形成され
てお９例えば放射線強度が高くなった場合に追加遮蔽を
行なうことができる構成となっている。そしてルーフス
ラブ４下面側には断熱機構３°２が配置されておシ、こ
の断熱機構３２にｊ、Ｑ例えば４５０’Ｃ，〜５５０’
Ｃ。

程度の冷却材８液面からの熱を遮蔽する構成で−ある。

またルーフスラブ４の上面には開閉蓋３３Ａを有するフ
ンホール３３が設崗″されている。このマンホール３３
を介して前記金属粒子２９．３０の追加、除去を行ない
また金属粒子２９．３０除去後ルーフスラブ４内の保守
１点検を行なう構成である。前記充＠層２−８および空
間３ノには給水機構３４が接続されている。

この給水機構３４は給水配管３４Ａおよび給水弁３４ｆ
３からなシ、この給水配管３４Ａを介して緊急時例えば
窒素ガスを循環する為のポンプ２６が停止したような場
合に充填！−２−８円に水を供給し金属粒子２９．３０
内の有効熱伝導度を高めルーフスラブ４の上下面におけ
る温度差を小さくする構成である。すなわち充填層４−
８および空間３ノ内に供給された水は自然対流を起して
ルーフスラブ４下部の熱を上方に伝える。

これ液よってルーフスラブ４の上下面の温度差を小さく
してルーフスラブ４全体の温度の均一化を図る構成であ
る。

上記構成によると１通常吋は断熱機構３２により冷却材
８液而からの熱を遮蔽するとともに冷却ガス循環機Ｑ２
２　Ｋ↓Ｑ窒素ガスを循環させ冷却部２３のノズル２３
Ａがらルーフスラブ４下屯に噴出さぜることによシルー
フスラプ４下面を冷却してルーフスラブ４全体の温度の
均一化を図っている。また充填層２８にょ９炉内部から
のγ線、中性子線等の放射線を遮蔽している。このとき
Ｆ’　ＰガスＩＺの濃度が島くなったり放射性ＦＰガス
ノアが循環ポンプＪ６のルーフスラブ４ｎ通部壁面３５
に付物して放射線強曳が高くなった場合には空間３ノを
利用して適宜遮蔽の追加を行なう。

次に上記冷却ガス抛環柾構ｚ２のポンプ２６が停止」二
して屋素ガスの循環が不可能となった場合について説明
する。この場合には結水イ塔イ１が３４から充填層２８
および空間３１内に水を供給する。供給された水は自然
対流を起して下方の熱を上方に伝達する。これによって
ルーフスラブ４上、下面の温度差を小さくしてルーフス
ラブ４全体の温度の均一化を図る。

ここで充填層２」の熱伝達率と空隙率εとの関係につい
て第３図を参照して説明する。第３図は横軸に粒子熱伝
導度／流体熱伝導度（ｋｓ／ｋｆ）　をとり、縦軸に充
填春有効熱伝導度／流体熱伝導度（ｋｅ／ｋｆ）をとシ
、これらと空隙率εとの関係について示した図である。

また図中線図（４）は空隙率がεＡのとき、線図（３）
は空隙率がεＢのとき、線図（Ｃ）は空隙率がε０のと
きの特性曲線であｐｇＡ、εＢ、ε０　は次の関係にあ
る。

εＡくεＢくεに の第３図から明らかなように充填層有効熱伝導度ｋｅは
流体の熱伝導度ｋｆが大きい程１粒子熱伝導度／流体熱
伝導度（ｋｓ／ｋｆ）　が太きい程、又空隙率εが小さ
い程大きくなっている本実施例の場合充填層Ｚ８が粒径
の大きい金属粒子２９と、これら金属粒子２９間の空隙
部を埋める粒径の小さい金属粒子３０とから構成され、
空隙率εを小さくしている点、ガス体よりも例えばｉｏ
倍程度熱伝導度の大きい水を充填層２８および空間３ノ
に供給している点。さらに金属粒子２９．３０として鉄
球あるいは鉄鉱石等の島熱伝導度物質を選択している点
からに 有効熱伝導度Ｖｅが十分大きなものとなってお・り１通
常のコンクリートを使用した場合の５倍程度とすること
ができる。したがってルーフスラブ４下部の熱を効果的
に上部に伝達させることができルーフスラブ４全体の温
度の均一化を図ることができる。ぞして上述した水は空
間３１内で容易に自然対流を起し通常の水の熱伝導性能
の１００倍程度（コンクリートの３００倍程）の熱伝導
性能を得ることかでき例えば充填層Ｚ８と空間３１の厚
さ■比（ｒ２：３とすることによりコンクリートを使Ｈ
Ｊ　した場合の１０倍８反の熱伝導性能を得ることがで
きる。また開閉蓋３３Ａを有するフンホール３３を設ゆ
であるので金属粒子２９．３０の追加、除去はもちろん
のこと、ピンホールあるいはクランク位置の確認、修理
等ルーフスラブ４内の保守、点検を行なうことができる
。さらに金属粒子充填層ｚ８を高密度とブーることによ
シ放射線遮蔽機能が向上しその結果充填層ｚ８の厚さを
薄くすることができその分量間３１が広くな９追加遮蔽
スペースを太きく保つことか可能となる。これは水を供
給した場合の熱伝達性能向上を図る上でもきわめて効果
的である。

〔発明の効果〕

以上詳述したように本発明による高速増殖炉は、内部に
冷却材および炉心を収容する原子炉容器と、この原子炉
容器の上部開口を閉基するように設けられた遮蔽体と、
この遮蔽体の最下層に設けられた冷却層と、上記遮蔽体
の冷却層上方に設けられ粒径の異なる金＠粒子または岩
石を充填してなる充填層と、上記冷却層に冷却ガスを循
環きせる冷却ガス循環機構と、上記充＠層に水を供給す
る給水機構と、前記遮蔽体に設けられた保守点検孔とを
具備した構成である。

したがって万一冷却系が停止したような事態が発生して
も給水機構により水を供給することによＶ遮蔽体上下面
の温度差を低畠し遮蔽体全体の温度の均一化を因ること
ができ、遮蔽体の熱変形、熱応力発生を防止することか
で＠１遮蔽体に搭載されている構造物の健全性維持を図
ることができる。そして遮蔽体は従来のようにコンクリ
ート製ではなく筐だ保守点検孔を有しているのでピンホ
ールあるいはクランク発生位置の確認その補修作業等保
守点検作業を容易に行なうことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図ないし第３図は本発明の一笑流側を示す図で、第
１図はタンク型高速増殖炉の縦断面図、涼２図は第１図
の一部拡大図、第３図は充＠ｌθの熱伝導性能を説明す
るだめの図である。 ４・・・ルーフスラブ（遮蔽体）、６・・・原子炉容器
、８・・・冷却材、９・・・炉心、２１・・・冷却層。 ２Ｚ・・・冷却ガス循環機構、２−８・・・充填層、２
９．３０・・・金属粒子、３３・・・々ンホール（保守
点検孔）、３４・・・給水機構。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）　内部に冷却材および炉心を収容する原子炉容器
   と、この原子炉等器の上部開口を閉塞するように設けら
   れた遮蔽体と、この遮蔽体の最下層に設けられた冷却層
   と、上記遮蔽体の冷却層上方に設けられ粒径の異なる金
   属粒子または岩石を充填してなる充填層と、上記冷却層
   に冷却ガスを循環させる冷却ガス循環機構と、上記充填
   層に水を供給する給水機構と。 前記遮蔽体に設けられた保守点検孔とを具備したことを
   特徴とする高速増殖炉。 （２１上記金属粒子は鉄球または鉄鉱石であることを特
   徴とする特許請求の範囲第１項記載の高速増殖炉。