JPS60108788A - 高速中性子型原子炉のコンポーネントを熱から保護する装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、コンポーネントと原子炉のカバーとの間にシ
ールドガスを循環させるようにした型式の高速中性子型
原子炉のコンポーネントを熱から保護するための保護装
置に関する。

〔従来の技術〕

高速中性子型原子炉は、垂直軸線方向に大きな寸法形状
の炉容器を有し、この炉容器の内部は、成る高さまで液
体金属によって満たされ、水平のスラブないしはカバー
により閉ざされている。液体金属（一般にナトリウム）
の液位とカバーとの間の容積は、不活性シールドガス（
アルゴンガスでよい）によって満たされている。大気圧
よりも。

わずかに過圧としたこのアルゴンガスによって、原子炉
の炉容器内に空気が入ることと、酸素を含有したガスに
液体ナトリウムが接触することとが避けられる。

原子炉の厚い水平カバーは、コンクリートを満たした金
属製ケーソンによって形成される。原子炉の種々のコン
ポーネントを通すための垂直軸線をもつ複数の円筒通路
がこの水平カバーに形成されている。これらのコンポー
ネントは、原子炉の炉容器内における用途に従って非常
に異なった寸法形状及び構造を備えている。これらの全
部のコンポーネントの下部は、炉容器を満たした液体ナ
トリウム中に沈められている。

特に、原子炉の１次系ポンプ及び中間熱交換器は、大体
円筒形の大径の長いコンポーネントとして形成され、軸
線を垂直にして炉容器内に配設されている。

これら全部のコンポーネントは、上部に支持フランジを
有し、この支持フランジは、炉容器内においての使用位
置にコンポーネントを保持するように、原子炉のカバー
に載置される。

カバーに貫通して形成されたコンポーネント用通路の内
径は、使用位置においてこの通路の高さ位置にあるコン
ポーネント部分の直径よりも相当に大きいため、コンポ
ーネントとカバーとの間に、比較的大きな幅の環状スペ
ースが形成される。

成るコンポーネント、例えば中間熱交換器のカバーを通
っている領域の外壁は、原子炉の稼動中に非常に高い温
度になる。中間熱交換器は、実際上１つの囲いを形成し
、この囲いの内部に、５００℃よりも高い温度にある２
次系の液体ナトリウムが、熱交換器の外壁と接触するよ
うに、下方から上方に循環される。

その反対にその他のコンポーネント、例えばポンプの壁
部は、カバーを通っている帯域において、比較的中庸な
温度にある。しかし、これらの全ての場合に、下部が液
体ナトリウムに沈められたコンポーネントの外面の温度
は、コンポーネントの通路の個所において、カバーの温
度（約１００’ｃ）よりも相当に高くなる。

そのため、コンポーネントと通路との間にある環状スペ
ース内において、原子炉のカバーとコンポーネントとの
間に、熱交換現象が起こる。

輻射及び対流によるこの熱交換は、カバーの構造、特に
通路の構造を、局所的に加熱するため、カバーに内部応
力を惹起させ、この構造の変形の原因になり得る。他方
では、コンポーネントとカバーとの間の環状スペースに
入る不活性なシールドガスは、コンポーネントと通路と
の間を局所的に循環してカバーの通路に高温域を発生さ
せ易くすることにより、前述した熱交換を高める傾向に
ある。コンポーネントとカバーとの間の環状スペース内
においてシールドガスの循環ガスを適切に案内すること
により、高温帯域の発生を防止し、通路及びカバーに対
してできるだけ一様な温度を得ることが望ましいと考え
られている。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従って、本発明の目的は、コンボ−ネットと原子炉のカ
バーとの間にシールドガスを循環させるようにした型式
の高速中性子型原子炉のコンポーネントを熱から保護す
るための保護装置を提供することであって、原子炉の炉
容器が、中性のシールドガスを上方に存在させた液体ナ
トリウムによって満たされかつカバーによって閉ざされ
、このカバーには、垂直軸線を有する円筒通路が通され
、垂直軸線を有しカバー上に支持フランジを備えた長い
コンポーネントの下部は、円筒通路により原子炉の炉容
器内に入っており、コンポーネントの直径及びカバーの
円筒通路のか径が、コンポーネントとカバーとの間に環
状スペースが形成されるように選定されたものにおいて
、カバー上にコンポーネントを容易に配置できるように
簡単な構造としながら、カバーの通路の加熱が制限され
、これらの通路の温度ができるだけ均等になるようにし
た保護装置を提供することにある。

この目的のために、保ｍ装置は、少くとも１つのフェン
ダ−によって形成され、該フェンダ−は、円筒通路の内
径よりも小さいが円筒通路の内部にあるコンポーネント
の直径よりも大きな直径と、円筒通路の長さ、従ってカ
バーの厚さよりも長い長さとを有し、フェンダ−上部は
コンポーネントの支持フランジに連結され、コンポーネ
ントと円筒通路との間の環状スペースを２つの小さな環
状スペースに区画し、これらの小さな環状スペースは、
単にカバーの下部の近くで、連通しかつフェンダ−の垂
直軸線を有する環状帯域においてフェングーに設けた少
くとも１組の通し孔によって、フェンダ−の上部のコン
ポーネントの支持フランジの下方において互いに連通し
ている。

次に、本発明がより良く理解されるうに、１次系ポンプ
の場合及び中間熱交換器の場合について本発明による熱
に対する保護装置の２つの実施例を示して添付図面を参
照して説明する。

第１図には、高速中性子型原子炉のカバー１のうちポン
プの通路２の部分が示され、この通路２は、カバー１の
上面から上方に成る高さ延長させたフェンダ−によって
形成され、コンポーネントのための支持フランジ３を備
えている。このコンポーネント１は、１次系ポンプ４に
よって構成され、この１次系ポンプの図示しない下部は
、カバー１により閉ざされた原子炉の炉容器を満たして
いる液体ナトリウムの液位５の下方に沈められている。

図示されたポンプ４の只１つの要素である円筒状の外囲
いは、ポンプ４が第１図に示した使用位置にある時に支
持フランジ３に載置される支持フランジ５と一体に形成
されている。

特に駆動モーターを備えたこのポンプ４の上部も図示さ
れていない。ポンプ４の外囲いの直径は、ポンプの通路
２を形成するフェンダ−の内径よりも実質的に小さいた
め、ポンプ４とｉｍ路２との間には、環状スペース７が
形成されている。

アルゴンシールドガスば、液体ナトリウムの液位５とカ
バー１の下面との間の容積を満たしている。このガスは
、ポンプ４の周りの環状スペース７にも入っている。

フェンダ−１０は、ポンプ４及び通路２と同軸に、ポン
プ４の支持フランジ５の下方に固定され、これらの要素
の共通の軸線は、垂直軸線ｚ−ｚ　’である。

フェンダ−１０と同軸の第２のフェンダ−１１は、直径
がごくわずかに大きく、クラウン型溶接部１２を介して
上部がフェンダ−１０に固定されている。

フェンダ−１０は、第１ａ図に示すように、フェンダ−
１０の周りに軸線ｚ−ｚ’の環状帯域に沿って分配され
た通し孔Ｉ４を、第２のフェンダ−１１よりも上方にあ
るフェンダ−１０の部分に備えている。

ポンプ４の作動部分のある下部は、液体ナトリウム中に
沈められており−、ポンプ４の外囲いは伝導により加熱
される。他方では、カバー１の容積は、中庸な温度にな
っている。フェンダ−１０，１１により、ポンプ４の外
囲いの表面とポンプの通路２との間の輻射による強い熱
の伝達が防止される。

フェンダ−１０，１１は、環状スペース７を、２つの環
状スペース即ち外側の環状スペース７ａと内側の環状ス
ペース７ｂとに区画しており、これらの環状スペース７
ａ、７ｂの下部は、液体ナトリウムの液位５の上方にあ
るアルゴンシールドガスに連通していると共に、それら
の上部は、フェンダ−１０の通し孔１４により互に連通
している。３５０°のオーダーの温度、即ちポンプ４の
外面の温度とカバー１の温度との中間の温度であるアル
ゴンシールドガスは、内側の環状スペース７ｂ内を上昇
し、ポンプ４と接触して加熱された後、支持フランジ５
によって遮られ、外側の環状スペース７ａ内を下降し一
通路２によって冷却される。そのため、第１図に矢印１
３によって示したように、アルゴンガス９自然循環が実
現される。

この自然の循環は、ポンプ４及び通路２の全周について
一様に生じる。そのため、ポンプ４の外囲いは成る程度
冷却され、通路２は限定された再加熱を受け、通路２の
全長に亘って温度が均等になる。

外囲いの温度が比較的中庸なポンプの場合には、フェン
ダ−１０のみを用いても充分な熱保護が得られるが、フ
ェンダ−１１を用いることによって、輻射による熱交換
が更に制限され、フェンダ−１０，１１の間に停滞した
断熱アルゴン帯域が形成される。

中間熱交換器のように外面が非常に高温になっているコ
ンポーネントの場合には、このような複式の保護フェン
ダ−の構成が必要となるであろう。

第２図には、中間熱交換器を通過させて所定位置に取付
けるための支持フランジ１５を支持した通路１４を有す
る原子炉のカバー１の部分が図示され、中間熱交換器の
外囲い１６は、支持フランジ１７を有し、この支持フラ
ンジは、中間熱交換器が第２図に示したような使用位置
にある時に、支持フランジ１５に載置される。

中間熱交換器は、外囲い１６の下部に固定された上部管
板１日と、液体ナトリウム（図には上部のみ示す）中に
沈められている管束１９とナトリウム人口２１を上流に
設けた管束囲い２０とを備えている。

中間熱交換器の外囲い１６の上部は、７字形の断面の回
転部分により内囲い２３に連結されている。

外囲い１６と内囲い２３との間には、中間熱交換器の壁
部を通る熱損失を制限するための断熱材２４が充填され
ている。

中間熱交換器は、外囲い１６と同軸の管状通路２５を中
心部に有し、管状通路２５の図示しない下部は、管束１
９の図示しない下部管板の入口面と連通した室に通じて
いる。

管状通路２５により、原子炉の蒸気発生器からの「冷め
たい」２次系ナトリウムが供給される。

この「冷めたい」２次系ナトリウムは、管束１９内に分
配され、そこで、液位５まて炉容器内に満たされた１次
系ナトリウムと熱的に接触し、２次系ナトリウムはそれ
により５２５℃の温度まで加熱される。１次系ナトリウ
ムは、２次系ナトリウムと熱的に接触するように、上流
の入口２１から管束囲い２０内に入り、図示しない下流
の出口から吐出される。

管束１９から排出される高温の２次系ナトリウムは、矢
印２７に従って、外囲い１６と筒状通路２５との間の環
状スペースを通過する。そのため、中間熱交換器の外囲
い１６は高温になる。

円筒−円錐形フェンダ−２８は、熱交換器及び通路２と
同軸に配置されており、これら全部の要素は、垂直軸線
ｚ−ｚ　’を共通の軸線としている。

フェンダ−２８は、ロッド２９、連接棒３０及び掛止め
片３１を介して、中間熱交換器の支持フランジ１７に連
結されている。円筒−円錐形フェンダ−２８は、第２図
に示した高い位置と、管束１９内への１次系ナトリウム
の入口２１がフェンダ−２８の下方円筒部分２８ａによ
って遮蔽される低い位置との間をロッド２９によって垂
直方向に並進運動する。従ってフェンダ−２８のこの円
筒部分２８ａは、中間熱交換器を閉じるためのシャッタ
ーを構成する。長いロッドに吊下げたこの種の可動式シ
ャッターは、１次系ナトリウムの入口を閉じて中間熱交
換器を停止状態にするために一般に使用されている。

保護装置は、そのほかに、中間熱交換器の支持フランジ
１７の下方に強く固定された内側フェンダ−３４も備え
ている。

フェンダ−２８は、その上部円筒部分の一部を示す第２
ａ図に示されているように、軸線ｚ−ｚ　’を中心とす
るクラウンに沿った円周上に複数の通し孔３６′を備え
ている。フェンダ−２８が上方位置にある時（下部円筒
部分２８ａが開放され、中間熱交換器が作動状態にある
時）には、通し孔３６′は、原子炉のカバー１の下部の
高さ位置にある。

内側フェンダ−３４には、第２ｂ図に示すように、通し
孔３Ｂが設けてあり、これらの通し孔は、フェンダ−３
４の上部の全周に亘り１つの環状帯域に沿って配置され
ている。上部円筒部分に通し孔４０を設けたフェンダ−
２８についても同様である。第２ｂ図はフェンダ−３４
の上部（又はフェンダ−２８の上部）を表わしている。

フェンダ−２８は、通し孔４０の上方にリング４１を支
持しており、このリングは、中間熱交換器を作動状態に
する時のロフト２９によるフェンダ−２８の上昇運動を
終らせるストッパーを形成している。

リング４１はこの時、中間熱交換器の外囲い１６と一体
の熱交換器の支持フランジ１７の下面に当接する。

原子炉が運転中であり、中間熱交換器が作動している時
、アルゴンシールドガス（約３５０°の温度にある）の
層は、原子炉内の液体ナトリウムの液位５の上方にある
。このアルゴンシールドガスは、各々の中間熱交換器と
これに対応するカバ−の通路との間の環状スペースも満
たす。５２５℃まで加熱された２次系ナトリウムは、矢
印２７に示す経路に従って、各々の熱交換器の内部を、
その周辺部を通って上昇する。

フェンダ−２８，３４は、熱交換器の高温の外囲い１６
と通路１４との間の環状スペースを３つの環状スペース
３６ａ、３６ｂ、３６Ｃに区画している。フェンダ−２
Ｂ、３４は、熱交換器１６と通路１４との間の輻射によ
る熱束を減少させる。

中間熱交換器の外囲い１６の温度は５２５℃、カバーの
温度は１００℃である。

環状スペース３６の下部において外囲い１６と接触する
３５０℃のアルゴンガスは、加熱され環状スペース３６
ａの下部に入り、そこで加熱されて上昇し、フェンダ−
３４の上部に到達する。ここで更に加熱されたアルゴン
ガスは、フェンダ−３４，２Ｂの通し孔３Ｂ、４０を通
り、環状スペース３６ｃ内において通路１４と連通ずる
。アルゴンガスは次に、フェンダ−３８の下部の通し孔
３６′まで冷却を受けつつ再下降した後、再び環状スペ
ース３６ａに入る。即ち、アルゴンガスは、矢印３５に
示す経路に従って自然に循環する。この自然循環の効果
として、熱交換器の外囲い１６の温度が円周方向に均等
化される。

即ち、本発明による保護装置の主要な利点は、原子炉の
成るコンポーネントの外壁とこれに対応する通路との間
の輻射による熱束が、非常に低いレベルに保たれること
と、このコンポーネントと通路との間にアルゴンガスの
自然循環が保たれることによって、通路及びカバー内に
最良の温度分布が得られることにある。

中間熱交換器の場合、保護装置のフェンダ−のうち１つ
を利用して中間熱交換器の上流にあるナトリウム入口を
閉じるためのシャッターを形成することにより、シャッ
ター操作機構が簡単になり、操作機構の信幀性が高くな
る。実際に、シャッター操作ロッドは、管束の上部の高
さに位置決めされたシャッターをコンポーネントのフラ
ンジの上方にある点で連結すべき従来の技術による保護
装置の場合に較べて相当に短くできる。通路の全長に亘
ってフェンダ−が存在することにより、シャッター操作
装置がより剛性になりかつその案内作用もより確実にな
る。

本発明は、前述した構成には限定されず、その種々の変
形も包含する。

例えば、中間熱交換器の場合において、その可動シャッ
ターも形成する外側フェンダ−は、コンポーネントの支
持フランジよりも少し下方の距離において内側フェンダ
−の成る部分に強く当接させてもよい。これにより、自
然循環するアルゴンを通過させるための空所が、外側フ
ェンダ−の上方かつコンポーネントの支持フランジの下
方に保たれる。従って外側フェンダ−の上部に通し孔を
形成する必要はない。一般に、保護装置を形成する１個
以上のフェンダ−の下部にも上部にも通し孔を形成する
ことは、必ずしも必要ではな（、カバー又は支持フラン
ジに対して上向き又は下向きのフェンダ−の位置又は長
さによって、これらのフェンダ−の下方又は上方比アル
ゴンを導くことができる。しかし、これらの全ての場合
に、保護フェンダ−の全周に亘すアルゴンガスを確実に
通過させねばならない。

コンポーネント型式及びその外側の温度に従って、コン
ポーネントと案内通路との間の環状スペースを２つ又は
３つの環状部分に区画するために、１つのみ又は２つの
保護フェンダ−を利用することができる。

２個の同軸のフェンダ−を利用する場合には、２個のフ
ェンダ−により限定された中央スペースは、アルゴンガ
スによって満たされるが、このガスは循環はできないた
め、両フェンダ−の温度の中間温度に停滞した層を形成
する。

本発明は、液体金属を満たした炉容器を有する高速中性
子型原子炉の、水平カバーにより閉ざされかつこのカバ
ーを貫通している全てのコンポーネントの場合に適用さ
れる。特に本発明は、液体ナトリウムを冷却材とする一
体型の原子炉の場合に適用されるが、ループ型の高速中
性子型原子炉にも、中間熱交換器だけでなく蒸気発生器
も一体化した原子炉の場合にも適用される。

【図面の簡単な説明】

第１図は、熱から保護する装置を備えた１次系ポンプの
カバーを通り抜ける部分を示した垂直路断面図、第１ａ
図は、第１図に示した熱から保護する装置のフェンダ−
の斜視図、第２図は、本発明による熱から保護する装置
を備えた中間熱交換器のカバーを通り抜ける部分を示し
た垂直断面図、第２ａ図は熱から保護する装置を形成す
るフェンダ−のうちの一方を示す部分的な斜視図、第２
ｂ図は熱から保護する装置を形成するフェンダ−のうち
の他方を示す部分的な斜視図である。 符号の説明 １・・・カバー。　２．１４・・・円筒通路。 ４．１６・・・コンポーネント。　５．１７・・・支持
フランジ。　１０，１１．２８．３４・・・フェンダ−
９７，３６・・・環状スペース。　１４．３６′、３８
．４０・・・通し孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　コンポーネント、（４）と原子炉のカバー（１
   ）との間にシールドガスを循環させるようにした型式の
   高速中性子型原子炉のコンポーネントを熱から保護する
   ための保護装置であって、原子炉の炉容器が、中性のシ
   ールドガスを上方に存在させた液体ナトリウムによって
   満たされかつカバー（１）によって閉ざされ、このカバ
   ーには、垂直軸線を有する円筒通路（２，１４）が通さ
   れ、垂直軸線を有しカバー（１）上に支持フランジ（５
   ，１７）を備えた長いコンポーネント（４，１６）の下
   部は、円筒通路（２，１４）により原子炉の炉容器内に
   入っており、コンポーネント（４，１６）の直径及びカ
   バー（１）の円筒通路（２，１４）の直径が、コンポー
   ネント（４，１６）とカバー（１）との間に環状スペー
   スが形成されるように選定されたものにおいて、保護装
   置が少くとも１つのフェンダ−（１０，１１，２Ｂ、３
   ４）によって形成され、該フェンダ−は、円筒通路（２
   ，１４）の内径よりも小さいが円筒通路（２，１４）の
   内部にあるコンポーネント（４，１６）の直径よりも大
   きな直径と、円筒通路（２，１４）の長さ、従ってカバ
   ー（１）の厚さよりも長い長さとを有し、フェンダ−上
   部は連結され、コンポーネント（４，１６）の支持フラ
   ンジ（５，１７）に連結され、コンポーネント（４，１
   ６）と円筒通路（２，１４）との間の環状スペース（７
   ，３６）を２つの環状スペースに区画し、これらの環状
   スペースは単にカバー（１）の下部の近（で、連通しか
   つフェンダ−（１０，１１，２８，３４）の垂直軸線ｚ
   −ｚ　’を有する環状帯域においてフェンダ−（１０、
   １１，２８，３４）に設けた少くとも１組の通し孔（１
   ４，３６，３８，４０）によって、フェンダ−（１０，
   １１，２Ｂ、３４）の上部の、コンポーネント（４，１
   ６）の支持フランジ（５、１７）の下方において互いに
   連通しいることを特徴とする保護装置。 ＋２）　コンポーネント（４、］６）と円筒通路（２，
   １４）との間の環状スペースを３つの同軸の環状スペー
   ス（７，３６）に区画する２つの同軸のフェンダ−（１
   ０，１１−２８，３４）を有することを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の保護袋Ｗ。 （３）一方のフェンダ−（１１）は他のフェンダ−（１
   ０）に強く固定され、他のフェンダ−（ｌＯ）自身はコ
   ンポーネント（４）の支持フランジ（５）の下部に固定
   され、第２のフェンダ−（１１）よりも上方にある支持
   フランジ（５）に固定したフェンダ−（１０）の壁部に
   通し孔（１４）を設けることを特徴とする特許請求の範
   囲第２項記載の保護装置。 （４）　フェンダ−（１０，１１）の下部がカバー（１
   ）の下部の高さ位置にあることを特徴とする特許請求の
   範囲第３項記載の保護装置。 （５）　コンポーネント（１６）が原子炉の中間熱交換
   器であり、であってフェンダ−（２８）がロンド（２９
   ）により中間熱交換器の支持フランジ（１７）に連結さ
   れ、これらのロンドは、フェンダ−（２日）がコンポー
   ネント（１６）とカバー（１）との間の環状スペースの
   全高を占めてフェンダ−（２８）の通し孔（３６’）が
   カバー（１）の下部の高さ位置になる高い位置と、フェ
   ンダ−（２８）の下部がコンポーネント（１６）の入口
   （２１）を閉ざしてその閉鎖シャッターを形成する低い
   位置との間で、フェンダ−（２８）を移動させるように
   、垂直方向に並進運動自在であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の保護装置。 （６）フェンダ−（２８）は、その上部（４１）におい
   てコンポーネント（１６）の支持フランジ（１７）の下
   面に、当接し、該上部の全周に亘り通し孔（４０）を備
   えていることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の
   保護装置。 （７）　フェンダ−（２８）と同軸の直径の小さい第２
   のフェンダ−（３４）は、コンポーネント（１６）の支
   持フランジ（１７）の下方に強く固定され、その上部の
   全周に亘り通し孔（３８）を備えることを特徴とする特
   許請求の範囲第５項記載の保護装置。 （８）可動式のフェンダ−（２８）は、コンポーネント
   （１６）の支持フランジ（１７）よりも少し下方にある
   固定フェンダ−（３４）と一体の止め部に、前記の高い
   位置において当接することを特徴とする特許請求の範囲
   第７項記載の保護装置。