JPS60113184A

JPS60113184A - 高速増殖炉用炉心支持構造物

Info

Publication number: JPS60113184A
Application number: JP58220707A
Authority: JP
Inventors: 清池田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1983-11-25
Filing date: 1983-11-25
Publication date: 1985-06-19

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用炉心支持構造物に係り、特に炉心
支持構造物の高圧ブレナム部を改良した高速増殖炉用炉
心支持構造物に関する。

［発明の技術的背景とその問題点」液体金属冷却形高速増殖炉は、冷ｋｌ材として軽水形原
子炉に比較して比熱出力が高くかつ熱伝達特性が良好な
金属ナトリウム等の液体金属冷却材が用いられている。

第１図は従来のループ形高速増殖炉の概略縦断面図でこ
れについて以下に説明する。

高速増殖炉は第１図に示すように炉容器１内に炉心燃料
集合体２．プランケラ１〜燃お１集合体３゜反則体４．
制御棒５　ａ３よびこれら燃料要素を保持する炉心支持
ｌ１ｌｉ造物６を中央に配設している。炉容器１内は炉
心支持構造物６と燃料要素により上部ブレナム１５ど下
部ブレナム１４に分けられる。

炉心燃料集合体２の上部には炉容器内を密閉するための
遮蔽プラグ７を通して挿入した炉心上部機構８が配設さ
れている。炉容器内には上部までナトリウム冷Ｕ目、１
９が充填されており、その上面の冷Ｌｌｌ材液面と遮蔽
プラグ７間にカバーガス１０が封入されている。また、
炉容器１には冷却材の循環流路として入口配管１２と出
口配管１３が設けられている。なお、１１はディップド
ブレートである。

また、冷却材９としては比熱用ノｊが高く熱伝達特性が
良好な液体金属す１ヘリウムが一般的に用いられる。こ
のような冷却材は、炉容器外に設けられた冷却系の循環
ポンプにより入口配管１２を通して炉容器１内の下部プ
レナム１４に流入し、炉心支持構造物６によって核熱設
計に基づいた冷ｋｊ材流量に流量配分され各燃料要素の
発熱を冷却する。各燃料要素を流通した冷却材は上部プ
レナム１５に達し出口配管１３から炉容器外に流出し、
冷却系の熱交換器にて冷却され循環ポンプにて再び入口
配管１２から炉容器内に流入する。

ところで、高速増殖炉は炉心での発熱（６）が比較的高
く、従って循環する冷却材流量が多くこのため人口プレ
ナムでの圧力も高い。また冷ん］材の温度は入口プレナ
ムで３５０℃程麿であり、炉心冷却後の出口ブレナムの
温度は５５０℃程度と高い。

炉心支持構造物６は、第２図の拡大断面図に示すように
、上部仕切壁１６．中間仕切壁１７及び下部仕切壁１８
を有し、中間仕切壁１７を境に上部に高圧プレナム１つ
、下部に低圧プレナム２０が形成される。高圧プレナム
１９周囲の壁には複数の冷却材の高圧プレナム流入孔２
１が設けられており、高圧プレナム１つを流れる冷却材
は高い圧力を持ち低圧プレナム２０を流れる冷却材は比
較的低い圧力となるように構成されている。

また、各燃料集合体は、六角柱状をなし下端部には冷却
材の流入孔を設けたエントランスノズルを有する。

さらに、高圧プレナム１９を貫通して連結管２２が設け
られており、各燃料要素は連結管２２内にエントランス
ノズル２３を挿入し装荷されている。

第３図Ａ、Ｂ、Ｃは前記各燃料要素のエントランスノズ
ルと連結管部の詳細縦断面図である。

炉心燃料集合体２のエントランスノズル２３ａと連結管
２２ａは第３図Ａに示す如く、その円筒壁部にそれぞれ
冷却材流入孔２４ａ、２５ａを有している。高圧プレナ
ム冷却材はこの連結管２２ａとエントランスノズル２３
ａの流入孔２４ａ、２５ａを通ってエン］〜ランスノズ
ル２３ａ内に流入し炉心燃料集合体内の発熱を冷却する
。このエントランスノズルの下端は低圧プレナム部に露
出しておりエントランスノス゛ル２３ａ内に導かれた高
圧プレナム冷却材圧力がエン１〜ランスノズル２３ａ内
の下面に作用し燃料集合体の浮上を防止する。

また、ブランケット燃料集合体３および制御棒５等は比
較的発熱量が小さく従って冷却材流量が少なく浮き上が
りの恐れが無いため第３図Ｂに示す如く連結＠２２ｂに
は流入孔は無く、エントランスノズル２３ｂは下端に流
入孔２４ｂを設は低圧プレナム内の冷却材を燃料集合体
内に流入させて冷に１する。

さらに、反射体４は第３図Ｃに示Ｊように低圧プレナム
２０の冷却材圧力を形成づ−るためエントランスノズル
２３ｃの下端の中間仕切壁１７との嵌合部に冷却材流路
となるスリッ１−２６が設けられており、高圧プレナム
１９の冷却材は連結管の流入孔２５ｃを通って連結管２
２ｃとエントランスノズル２３０の間隙を流れ、エント
ランスノズル２３０の下端部に設けであるスリット２６
より低圧プレナム２０に流入する。反射体４自体は発熱
量が比較的少ないため反射体エントランスノズル２３Ｃ
の下端に設けである流入孔２４ｃより反射体４内部に流
入し冷却する。

このように構成された高速増殖炉において、冷ｋｌ材の
流れは炉容器外の冷却系の循環ポンプにより炉容器の入
口ノズルから下部プレナムに流入し、この下部プレナム
において複数ループ間の冷ＦｉＩ材が混合し、炉心支持
構造物の周辺に設けられた冷却材流人孔より高圧プレナ
ムに流入する。高圧プレナムに流入した冷却材の大部分
は、高圧プレナム内の外周部に配置された反射体ブラン
ケット集合体用の連結管の管群の隙間を中央部に向って
流れ、中央部の炉心燃料集合体用連結管の周辺にあ（プ
られた冷却材流入孔と炉心燃料集合体エントランスノズ
ルの流入孔を通っＣ各炉心燃料集合体の発熱を冷却する
。

一方、高圧プレナム内の一部の冷却材は、反射体の連結
管の流入孔とエントランスノズルのスリットを通って低
圧プレナムに流入し、反射体、ブランケット燃料集合体
、制御棒等のエントランスノズル下端に設けられた流入
孔よりそれぞれ核熱設計に基づいた流量の冷却材が流入
し発熱を冷却する。

以上の如く構成された高速増殖炉に於いて、燃料集合体
の出口温度の均一化、効果的な冷却という点から、炉容
器下部プレナムは複数ループ系から成る冷却系の相互の
温度差を混合により均一化する機能がめられる。このた
め炉容器下部プレナムは、冷却材プールとして比較的大
きなプレナム容量を必要とする。また、炉容器入口ノズ
ルから下部ブレナムに流入する冷却材は、各燃料要素に
必要な冷却材流量を確保する上で比較的に高い圧力を必
要とするため、下部ブレナムの炉容器壁には高温でしか
も高い流体圧が加わる。従って炉容器の下部プレナム部
分は比較的高いプレナム容量と高温高圧に耐られるよう
な構造設計にする必要がある。

さらに、高速炉は通常３０年程度の長期間に亘る耐用年
数が要求される一方、経済的な見地からの合理化、縮小
化をおこなうことが望まれている。

［発明の目的］本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
は、炉容器、特に炉容器の下部ブレナム部分の健全性を
高め、かつ縮小化した高速増殖炉を提供することにある
。

［発明の概要］本発明は、上記目的を達成するために、原子炉容器内の
ほぼ中央に位置しその上部に炉心−その他の燃料要素を
保持する高速増殖炉用炉心支持構造物において、複数の
冷却材循環ループ系からなる人口配管を前記炉心支持構
造物の高圧プレナムに前記炉容器を貫通して直接接続さ
せるとともに前記高圧ブレナム内の入口配管より冷却材
が流入する位置に混合板を配設したものである。そして
炉心支持構造物内を高圧プレナムとし、炉容器の下部ブ
レナムを低圧プレナムとして使用することもできる。

［発明の実施例］本発明の一実施例を図面を参照して説明する。

第４図Ａは本発明の一実施例の縦断面図、第４図Ｂは第
４図ＡのＩ−Ｉ線からみた上面図であり、前記第１図〜
第３図と同一箇所には同一符号を附して説明する。

炉容器外の一次冷却系の入口配管１２を炉容器１の下部
プレナム壁を貫通させ、炉心支持構造物６の高圧プレナ
ム１９に直接配管接続する。一方、高圧ブレナム１９内
の入口配管１２に対向し連結管２２の管群の外側に混合
板２７を配設する。しかして、従来のように炉心支持構
造物６の高圧ブレナム周辺壁に開（プてあった冷却材の
流入孔は設けない。

以上説明したように一次冷却系の入口配管ノズルを炉容
器を貫通し直接炉心支持構造物に接続し、第４図Ａおよ
びＢに示す如く混合板２７を設りることにより、冷１ｆ
ＩｔＪは炉容器の下部ブレナム１４を介さず直接炉心支
持構造物の高圧プレナム１５に流入し、入口配管のノズ
ル孔に対向して配置されｌ〔混合板２７に衝突し冷却材
の流向を周方向にかえる。各入口配管より流入した冷Ｎ
１材は、高圧プレナムの周辺壁イ」近をそれぞれ周方向
に流れた後筒突合流し混合する。高圧プレナムに林立す
る連結管が配列されその外周部にブランケット集合体用
連結管、ざらに、一番外側に反則体用連結管が配置され
ている。高圧プレナムに流入した冷Ｎ１材は、混合板に
て周方向に向きをかえて流れ隣接した入口配管より流入
した冷却（Ａと合流混合し温度差を持った各−次冷却系
の冷１ｉｌｌ　ｔオ相互の温度差を緩和させる。その後
冷却材は大部分は中央部に配置された炉心部の連結管に
向って制御棒あるいはプランケラ１〜集合体用の連結管
の答群を横切って流れるが、この間冷却材の混合はさら
に促進されると共に冷２１１１，１圧力の脈動を整流す
る。また、炉容器の下部ブレナムは一次形冷１．１１祠
の高圧力が加わらず低圧力のナトリウムプールとなる。

さらに従来必要とされた各ループ冷却材相互の混合の１
こめに比較的大きい下部プレナム容量も必要としなくな
るため、炉容器下部プレナムの縮小化圧力の低下により
母材を薄くすることが可能となるので構造設計が容易と
なり、高速増殖炉の健全性が増す。

第５図Ａは本発明の他の実施例の縦断面図、第５図Ｂは
第５図Ａのｌ−１１１線に沿う上面図であり、第４図Ａ
、Ｂと同一箇所には同一符号を附して説明する。

第５図へおよびＢに示すように、入口配管１２は炉容器
１を貫通し高圧プレナム１つに直接配管接続させると共
に高圧プレナム１つ内に混合板２７を設ける構成につい
ては上記実施例と同様な構成とする。本実施例では、炉
心支持構造物は、高圧プレナム１９のみとし、上記実施
例における下部仕切板を無くし、炉容器１の下部プレナ
ム１４を低圧プレナムとして使用する構成としたもので
ある。そして、このような構成にすることによる作用効
果は上記実施例と同様であるが、さらに炉容器の縮小化
が可能である。

［発明の効果］以上説明した如く、本発明は冷却系の入口配管を炉容器
を貫通させて炉心支持構造物の高圧プレナムに直接配管
接続しかつ高圧プレナム内に混合板を設けたので、複数
ループから成る冷却系の相互の温度差の均一化、炉容器
下部プレナム圧力の低圧力化による健全性の増加並びに
複数ループ冷却系の混合のための下部プレナム容量を必
要としない等の効果を有し、さらには炉容器自体の縮小
化もが期待できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の高速増殖炉の概略縦断面図、第２図は第
１図の炉心支持構造物の拡大断面図、第３図△、Ｂ、Ｃ
は第２図の炉心支持構造物の連結管部の詳細縦断面図、
第４図Ａは本発明の一実施例の縦断面図、第４図Ｂは同
図ＡのＩ−Ｉ線に沿う上面図、第５図Ａは本発明の他の
実施例の縦断面図、第５図Ｂは同図ＡのＩ［−ＴＩ線に
沿う上面図である。１・・・原子炉容器　２・・・炉心燃料集合体３・・・
ブランケット燃料集合体４・・・反射体　５・・・制御棒６・・・炉心支持構造物７・・・遮蔽プラグ　８・・・炉心上部機構９・・・冷
ｋＪ材　１０・・・カバーガス１１・・・ディップドプ
レ−１〜１２・・・入口配管　１３・・・出口配管１４・・・下
部プレナム　１５・・・上部プレナム１６・・・下部仕
切壁　１７・・・中間仕切壁１８・・・下部仕切壁　１
９・・・高圧プレナム２０・・・低圧プレナム２１・・・高圧プレナム流入孔２２・・・連結管２３・・・エントランスノズル２４・・・連結管流入孔２５・・・エントランスノズル流入孔２６・・・エン］ヘランスノズルスリット２７・・・混
合板代理人方理±ＩＩＪ　近憲佑（＋ｘか１名）第　１　図第　２　＠　（ｆｌ） −Ｍ王ニー／８第　３　図（ｔ３）　（（１）＝二丁ト１ｇ　二〜、Ｓ第４図（βン（Ａ〕第　５　図（Ｂ）（ＦＩ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）原子炉容器内のほぼ中央に位置しその上部に炉心
その他の燃料要素を保持する高速増殖炉用炉心支持構造
物において、複数の冷却月循環ループ系からなる入口配
管を前記炉心支持構造物の高圧ブレナムに前記炉容器を
貫通して直接接続させるとともに前記高圧ブレナム内の
前記入口配管より冷却材が流入する位置に混合板を配設
してなることを特徴とする高速増殖炉用炉心支持構造物
。
（２）炉心支持構造物内は高圧ブレナムのみとし炉容器
の下部ブレナムを低圧ブレナムとして機能させている高
速増殖炉用炉心支持構造物。